大纵坡PC刚构-连续组合梁桥合龙配重效应分析

文章从八跨PC刚构-连续组合梁桥关键的合龙配重环节着手,推导了三种合龙配重方法的理论计算公式,在三种配重计算结果基础上建立有限元模型,对比分析合龙配重对成桥后桥梁结构线形和内力的影响。结果表明:施加合龙配重能够使梁段上挠,有效减小桥梁运营后期的下挠,有利于一定下缘压应力的储备,改善结构受力情况,提高体系的安全性。

铁路刚构-连续组合体系梁桥钢-混结合段静力试验研究

为研究大跨度铁路刚构-连续组合体系梁桥钢-混结合段的力学性能,以新建杭温铁路永嘉右行线跨甬台温特大桥主桥为背景,基于原桥节段有限元模型研究钢-混结合段的应力分布及传力特性,并基于缩尺模型试验对钢-混结合段承载能力、变形性能等进行分析。结果表明:刚构-连续组合体系梁桥钢-混结合段传力较为顺畅,钢-混结合段钢结构、混凝土结构纵向应力横向分布不均匀系数分别为0.72~1.42、0.63~1.31,钢-混结合段内纵向应力横向分布不均匀现象较过渡段更为显著;后承压板在传力过程中起着重要作用,结合段通过后承压板、剪力钉及PBL连接件分别可传递约56.4%、27.4%、16.2%的轴力,钢-混结合段中1.5 m钢格室段及2.5 m伸长段中钢结构分别将28.3%、15.3%的轴力传递给混凝土;结合段在1.8 P(P为设计荷载)作用下仍处于弹性工作状态,具有足够的承载能力,钢、混凝土强度安全系数分别不小于2.7、2.4;钢-混结合段挠度与三次多项式相符较好,变形较为平顺。

多跨刚构-连续组合桥合龙方案及顶推性能分析

多跨刚构-连续组合桥的合龙和顶推方案决定了桥梁结构的内力和线形。为选择董家潭湘江特大桥(70+5×120+70) m的最佳合龙顶推方案,采用有限元软件建立不施加顶推力时4种不同合龙方案的有限元模型,通过对比分析成桥后主梁的位移和应力,初选2种较优合龙方案;在此基础上分析顶推方案并得到3种顶推工况,以消除墩顶水平位移为原则分别确定各工况下的顶推力,对施加顶推力的3种工况进行力学分析,选出最佳合龙顶推方案;最后,针对最佳合龙顶推方案进行顶推局部建模分析。研究结果表明:由边跨向中跨依次对称合龙,在中跨合龙前施加1 900 kN顶推力为该桥最佳合龙顶推方案,该方案的顶推局部应力和变形均满足要求。

多跨大纵坡刚构-连续梁组合体系桥受纵坡影响分析研究

针对处于5%纵坡上中墩和边墩墩高相差2.5倍以上的5跨大跨径桥梁,结合有限元分析,研究连续刚构和连续梁两种结构体系力学性能的差异,分析两种结构受纵坡的影响。采用刚构-连续梁组合体系,对其受纵坡影响进行分析研究。结果表明:此类桥梁,大跨径刚构-连续梁组合体系在受力方面明显优于连续梁和连续刚构;同时,由于中间墩与梁固结为刚构体系,抗推刚度明显加强,可以抵御桥梁结构向高程低的一侧缓慢蠕动的趋势,减轻大纵坡对支座、伸缩缝等的影响。

高速铁路连续刚构-拱组合桥梁墩-梁-拱结合部受力行为分析

为分析高速铁路连续刚构-拱组合桥梁墩-梁-拱结合部位在施工与运营过程中的应力状态,采用建立施工全过程杆系有限元模型,计算施工及运营阶段内力与位移,同时考虑钢管与管内核心混凝土、管外拱脚混凝土接触面双重滑移效应,建立墩-梁-拱结合部位实体有限元模型并通过现场实测应力验证模型准确性的方法,探究结合部位的钢-混凝土界面滑移规律与空间应力分布状态。研究结果表明:拱肋钢管与拱脚混凝土、核心混凝土间最大相对位移值分别为1.1,1.2 mm,在设计时宜增加隔板或剪力钉以改善钢与混凝土协同受力;结合部位应力基本处于规范限值内,在过人洞处出现应力集中,倒角处最大拉应力达3.81 MPa,可设置必要的构造钢筋抑制斜向裂缝的发展;拱脚顶面混凝土出现应力集中,且远超规范限值,建议将拱脚混凝土替换为钢纤维混凝土。研究结果可为连续刚构-拱组合桥施工安全提供参考。

基于静动力试验的铁路连续刚构-拱桥模型修正

为提升大跨度铁路连续刚构-拱桥有限元模型预测精度,同时针对传统有限元模型修正中只采用全局最优解而忽略可能更接近实际情况的局部最优解问题,提出一种基于距离机制的改进稳态遗传算法(DSSGA),利用实测静动力数据对其初始有限元模型进行模型修正。首先,介绍桥梁基本信息、初始有限元模型和静动力试验及其试验结果;其次,介绍DSSGA算法的理论以及其结合Kriging代理模型的基本修正流程,并通过测试函数验证DSS-GA算法的优化效果;最后,通过灵敏度分析选择待修正结构参数,利用拉丁超立方设计构建Kriging代理模型并检验其精度,利用静力位移、试验模态参数构造目标函数,对该桥进行模型修正。结果表明:与标准稳态遗传算法(SSGA)相比,DSSGA算法能够提供目标函数在搜索域的全局最优解和更多组局部最优解,有效避免SSGA算法角度机制所产生的解集不完整的局限性,且全局最优解的目标函数值更小,具有更高的搜索效率。经过模型修正,所有测点的位移相对误差控制在10%以内,频率相对误差控制在5%以内,修正后模型的预测精度大幅度提升。修正后的模型可作为该桥的基准有限元模型,用于后续桥梁健康监测与状态评估。

考虑碰撞效应的近断层区桥台-引桥-刚构连续梁桥结构体系减震措施研究

为了研究和探索合理的减震措施控制桥台-引桥-刚构连续梁桥结构体系的地震反应,以1座主跨径为120 m的刚构-连续组合梁桥为研究对象,采用CSIBridge建立考虑碰撞能量耗散、桩土相互作用、桥台与台后填土相互作用以及支座桥墩非线性行为的桥台-引桥-刚构连续梁桥结构体系弹塑性动力分析模型。在桥墩和桥台处共设置8种减震方案,分析普通地震波作用下不同方案的减震效果;然后,对比分析相同减震方案在近断层普通地震波和近断层长周期地震波作用下的地震反应。研究结果表明:各方案均能达到预期减震效果,其中采用双曲面球型减震支座(为单一减震装置)的方案减震效果最佳,而增加阻尼器的组合减震方案能进一步优化主桥墩受力。同时,只有在左右桥台处设置黏滞阻尼器的联合减震方案才能有效控制桥台处伸缩缝的碰撞效应。在近断层普通地震波作用下有效的减震方案在近断层脉冲型地震波作用下完全失效,但对减震装置进行参数优化后依然能达到预期减震效果。

合龙及体系转换顺序对多跨刚构-连续组合梁桥影响分析

以长株潭城际铁路湘江特大桥12跨刚构-连续组合梁桥为工程背景,建立有限元分析模型,对5种合龙方案和3种体系转换顺序进行数值模拟,计算该桥竖向位移和底板应力,探讨合龙次序和体系转换顺序对该类桥梁的受力和变形规律,得出宜采用方案1、2或者5的合龙顺序和方案3的体系转换顺序的结论,为同类桥梁设计和施工提供借鉴和参考。

刚构-连续组合体系梁桥边跨合龙方案

以东路高架桥边跨合龙段施工工程为背景,采用平面杆系程序对边跨合龙方案由落地支架施工更改为吊架施工的桥梁结构进行了对比分析.研究结果表明,采用不同的边跨合龙方案对主梁在施工阶段、成桥阶段的受力状态影响较小.并对当过渡墩较高或支架需搭设在水中时,采用吊架施工的可行性进行了探讨.

刚构-连续组合梁桥合龙施工开裂研究

为探讨预应力混凝土刚构-连续梁桥合龙段施工开裂原因,依托某刚构-连续组合梁桥施工实例,采用有限元分析软件Midas Civil建立数值模型,分析了合龙段在不同合龙法施工时的应力变化情况。结果表明:劲性骨架合龙法施工时,合龙段下缘混凝土开裂原因在于刚接率不足,施工时应使劲性骨架刚接至悬臂梁;临时压重法和综合合龙法施工时,压重率不足或过大均会引起混凝土开裂,施工时应加强压重率的控制。最后,探讨了边跨合龙段施工开裂控制技术,可为后续类似施工提供参考。

预应力混凝土刚构-连续组合梁桥的减震设计

以某建设于高烈度区的刚构-连续桥梁工程为例,提出液体黏滞阻尼器、look-up装置、双曲面球形减隔震支座和减震榫四种减隔震方案,经过对比分析后评价各自的减隔震应用效果,分析对减隔震实际效果造成影响的关键因素,可为减隔震施工提供参考。

高速铁路下承式连续刚构-拱组合桥的冲击系数研究

以某高速铁路下承式3跨连续刚构-拱组合桥为依托,基于有限元理论和多体动力学理论建立车-桥耦合动力分析模型,进行20组轨道不平顺、75个速度共1500种工况的下承式连续刚构-拱组合桥边跨梁、中跨梁、拱肋和吊杆主要构件冲击系数的变化规律及分布特征研究,并对得到的冲击系数进行曲线拟合。结果表明:连续刚构-拱组合桥主要构件在不同位置处冲击系数存在差异,边跨梁的冲击系数大于中跨梁;列车出桥侧边跨梁跨中冲击系数最大,其值为1.131,中跨梁跨中最小,其值为1.020;桥梁中跨1/4位置处的梁、拱肋和吊杆的冲击系数相对较大,且从大到小依次为吊杆、拱肋、梁。相比现行铁路桥梁设计规范中全桥取同一个冲击系数,本文得到的冲击系数拟合式能准确计算桥梁不同构件的冲击系数,可用于桥梁主要构件的设计。

大跨连续-刚构组合体系桥梁长期下挠影响因素分析与防治措施

研究大跨径连续-刚构组合体系桥梁的长期下挠问题时,对跨中下挠的精确理论预测较为困难,一是因为影响因素众多,二是由于下挠是长期效应。文中以长沙湘府路湘江大桥为工程背景,采用有限元方法,对各影响因素进行分析计算,主要包括预应力损失、结构刚度的降低、徐变收缩、温度变化等,并根据理论计算结果提出相应的防治措施。

下承式连续梁-拱组合桥施工方案比选研究

余信贵大道月湖特大桥主桥为(30+185+30)m下承式连续梁-拱组合桥,根据连续梁-拱组合桥结构特点、桥位地形地貌、环境及交通条件,综合技术可行性、经济合理性、安全可控性3方面对缆索吊施工和顶推施工2种施工方案进行比选研究,研究结果表明:缆索吊和顶推施工方案在技术可行性上均可实现,但缆索吊施工方案临时锚固力大且临时系杆张力大和张拉空间有限,高空作业风险偏大,而顶推施工经济性较好、工期相对较短、风险性更低。综合考虑推荐在顶推施工的基础上进行施工方案深化及优化设计。

大跨铁路混凝土梁矮塔斜拉桥结构体系研究

为研究不同结构体系对大跨铁路混凝土梁矮塔斜拉桥力学性能的影响,并寻求最优的结构体系,以崇凭铁路上金左江双线特大桥为背景,采用MIDAS Civil和ANSYS软件建立主桥有限元模型及车-轨-桥耦合动力学模型,对半飘浮体系、刚构体系、塔梁固结体系和塔梁固结-刚构组合(高墩塔墩梁固结、矮墩纵向设置双排活动支座)体系方案进行比选,分析典型工况下主桥的静、动力特性。结果表明:在列车活载和温度作用下,采用塔梁固结-刚构组合体系的桥梁受力性能良好,采用较小的梁高即可满足桥梁结构的刚度要求;CRH2列车编组通过时不同结构体系的桥梁结构和列车编组的动力响应值均满足要求,考虑温度变形影响时不同结构体系对列车运行的安全性和舒适性的影响较小。基于力学性能计算结果,上金左江双线特大桥主桥最终采用塔梁固结-刚构组合体系。

刚构-连续组合梁桥主梁合龙关键技术

以郑少高速航海路连接线南水北调大桥辅线桥——大跨径预应力混凝土刚构-连续组合梁桥为实例,利用有限元软件Midas/Civil建立桥梁施工阶段的有限元计算模型,采用数值仿真技术探讨主梁合龙顺序、边跨现浇段满堂支架拆除时机和主梁中跨合龙段顶推力的优化调整等关键技术问题。研究结果表明:先合龙边跨主梁,然后拆除边跨现浇梁段满堂支架,最后合龙中跨主梁的桥梁合龙方案对桥梁线形和结构后期受力有利;在一定变化范围内,顶推力、温度变化均与顺桥向位移成线性关系,拟合计算结果可以得出顶推力与温度变化关系的计算公式,根据该公式可以对设计顶推力进行优化调整。论文所得结果指导了该刚构-连续组合梁桥的主梁合龙施工,并对类似桥梁主梁合龙施工具有借鉴意义。

多跨PC刚构-连续组合梁桥的合拢次序分析

基于有限元原理,以新疆伊犁特大桥为工程背景,计算分析了不同合拢次序对桥梁结构位移和应力的影响,探讨了该类型桥梁合拢次序的一般规律,提出了伊犁特大桥可行的合拢方案,为该桥合拢施工决策提供了理论依据,对同类型桥梁的分析、施工也有一定参考价值。

斜拉-连续刚构组合梁桥车-桥耦合动力响应分析

以某斜拉-连续刚构组合梁桥为例,通过建立列车与桥梁的车-桥耦合动力分析模型,并根据势能不变值原理及形成结构矩阵的"对号入座"法则,导出了车桥系统的空间振动矩阵方程。计算了国产CRH2型列车以不同速度通过该组合体系桥梁时的空间振动响应,基于列车走行性评价指标,检算该桥是否具有足够的横向、竖向刚度及良好的运营平稳性等动力特性,并对不同车速下桥梁响应的变化规律进行了研究,所得结果可为同类桥梁的相关评价分析提供参考。

钢筋混凝土连续刚构-简支梁组合桥地震碰撞振动台阵试验

震害表明,邻梁之间发生碰撞是引发桥梁局部破坏甚至落梁的主要原因,研究桥梁地震碰撞机理对提高桥梁整体抗震性能具有重要意义。本文对一座1:10比例的、由三跨连续刚构桥与一跨简支梁桥组合的钢筋混凝土连续刚构—简支梁组合桥模型进行了多子台振动台阵试验,详细分析了该组合桥的地震碰撞响应,并进行了不同地震激励,不同减隔震方式的碰撞响应对比分析,从而为桥梁地震碰撞行为和减隔震装置的精细化模拟提供了试验依据。研究表明,行波效应以及邻梁之间刚度和质量的差异是地震时桥梁发生碰撞的主要诱因;隔震支座降低了桥梁地震碰撞的危害,但其隔震效果与地震动频谱特性密切相关;考虑行波效应,铅芯橡胶支座对桥梁碰撞相对位移和撞击力的抑制效果优于板式橡胶支座,但其对桥梁加速度响应的控制不一定优于板式橡胶支座;不同地震动减震效果存在差异,说明黏滞阻尼器的控制效果与地震动频率分布密切相关。

不同设计参数下刚构-连续组合曲线梁桥地震响应敏感性分析

结合大跨、高墩、长联曲线铁路梁桥的工程实例,利用大型通用有限元软件ANSYS,采用反应谱的分析方法,给出了该桥在不同的曲线半径、桥墩墩高、墩梁约束方式下的自振频率和振型,分别按纵桥向和横桥向的激励方式,分析了中跨跨中位移,墩顶位移及墩底弯矩随设计参数变化的规律。结果表明:自振频率受桥墩墩高和墩梁连接方式的影响较大,受曲线半径的影响较小;曲线半径在一定范围内变化时,地震响应变化较小;在纵向反应谱的作用下,桥墩墩高的改变对地震响应的变化规律比较复杂,在横向反应谱的作用下,地震响应有一定的变化规律;墩梁约束方式为约束7的地震响应最小,但综合考虑温度、制动力学因素,应该是原设计约束5最优。