半整体式桥梁力学性能及结构体系综述

半整体式桥梁是一种新型的桥梁结构,因其取消了桥台处的伸缩缝,提高了桥梁使用耐久性和行车舒适性,降低了桥梁全寿命期造价,从根本上解决了伸缩缝问题。本文首先系统总结了关于半整体式桥梁的相关研究成果,包括受力性能、新型结构、抗震性能、计算模型、适用范围五个方面,探讨了半整体式桥梁的研究现状,并总结了半整体式桥梁存在的问题。同时,结合研究的不足提出了未来的研究方向。

两座半整体式无缝桥梁比较分析

以云南省一条高速公路上的两座半整体式无缝实桥为例从设计、施工、经济和运营等方面对其进行对比分析.结果表明:两者均消除了桥梁伸缩装置问题,均具有经济、行驶顺畅等优势,在100m温度跨长范围内,半整体式全无缝桥梁更具优势.

一种半整体式桥台桥梁搭板的内力计算方法

针对半整体式桥台桥梁(SIAB)搭板与普通有缝桥梁搭板的不同受力情况,基于概率统计法和简支梁法,考虑搭板尺寸、地基刚度的影响,提出了适用于SIAB搭板内力计算的简支梁修正法,通过对搭板计算长度的修正来等效弹性地基作用和主梁传递至搭板端部的水平力作用。采用有限元分析对比了简支梁法、弹性地基梁法与简支梁修正法。结果表明:简支梁修正法在SIAB搭板的内力计算中更为合理和简便,半整体式桥梁搭板的内力计算可按简支梁进行计算。

半整体式桥台桥梁合成梁式结点的受力性能研究

介绍半整体式桥台桥梁合成梁式结点的构造、所用材料和施工顺序。用ANSYS有限元通用程序建立该结点的有限元模型,研究模型的受力性能及不同参数对其的影响;同时还与其它结点构造的受力特点进行比较分析;本研究结果可供该类桥梁的设计与施工参考。

常规桥梁搭板内力计算方法在SIAB中的适用性

探讨了常规有缝桥梁搭板内力计算方法在半整体式桥台桥梁(SIAB)中的适用性.首先,介绍常规有缝桥梁搭板的内力计算方法,根据SIAB的构造特点,分析搭板近台端受到结构温变变形和收缩徐变引起的水平力、弯矩和剪力的影响;然后,建立SIAB搭板的有限元法(FEM)模型,并分析这些内力对SIAB搭板内力计算的影响程度.分析结果表明:剪力、弯矩的影响很小,可以忽略不计,但水平力的影响很大,搭板在进行内力计算时需加以考虑.最后,提出了简支梁修正法,并与既有有缝桥梁搭板内力计算方法做了对比.结果表明:有缝桥梁搭板内力计算方法不适用于SIAB搭板内力计算的结论.

宽幅无缝桥梁受力性能分析

无缝桥梁具有行车舒适、维护简单等诸多优点,但由于认识有限且缺乏统一的标准,此类桥梁在我国发展较为滞后。现有的研究关注桥长等限制因素,但对宽幅无缝桥却未见专门的报道。结合某城市立交方案,建立一种适用于工程实践的空间梁格模型,对宽幅整体式桥台无缝桥梁受力特性进行多工况分析,并与半整体式无缝桥梁方案进行了对比。研究结果表明:优化台后填土等设计参数能较大地改善此类桥梁受力性能;受桥宽的影响,桩顶横向弯矩可能控制设计,采用半整体式桥台无缝桥梁方案有利于解决此问题。

中低设防烈度地区全无缝桥梁抗震性能分析

为了准确地模拟接线路面特性,对其荷载-变形和损伤进行了分析,提出了接线路面板集中弹簧简化模型.基于此,采用SAP2000建立了某座全无缝桥梁动力计算模型.对该桥进行了模态分析和地震时程分析,并与对应连续梁桥进行了对比分析;同时还进行了桥长和接线路面刚度敏感性分析.研究结果表明:中低设防烈度地区,全无缝桥梁的地震响应只有连续梁桥的24%～35%,主桥处于弹性无损状态.可见,全无缝桥梁能大幅提升中低烈度地区公路中小桥梁的抗震性能.

温度荷载下半整体无缝斜桥搭板的力学性能研究

为研究半整体无缝斜桥搭板在温度荷载下的受力性能,用ABAQUS软件建立了搭板的有限元模型,并依托浙江湖州贯边桥工程的实测数据校准该模型.通过改变斜交角、基层和搭板垫层类型,对半整体无缝斜桥搭板在极端温度荷载作用下的平面内受力性能进行了研究.结果表明：当斜交角在15°~60°间,半整体无缝斜桥搭板的最大应力均发生在近桥端的顶层钝角处,建议设计时该角部位置的钢筋配筋率应大于其它角部的配筋率;在温度荷载下,基层选用沥青碎石或水泥碎石对搭板的最大应力影响很小;选用砂土作为垫层时,能较大程度地减小搭板内的应力,在进行半整体无缝斜桥的设计时,宜选用砂土作为搭板的垫层.

基于振动台试验的扩孔微型桩受力和变形性能研究

为了研究扩孔微型桩在地震作用下的受力和变形性能,在有无扩孔、不同扩孔深度、不同扩孔孔径、不同扩孔材料4种参数下对微型桩进行了振动台试验研究,计算得到了扩孔微型桩桩身弯矩和侧向位移,并分析得到了不同扩孔参数下微型桩的桩身弯矩与侧向峰值位移对应的埋深位置及桩身弯矩与位移的分布规律。结果表明:扩孔微型桩桩身峰值位移最大值出现在土体表面位置,并随桩深不断减小,扩孔后微型桩桩身峰值弯矩和峰值位移增大;随着扩孔深度的增加,桩身峰值位移和桩身峰值弯矩也增大,并且桩身峰值弯矩最大值点有向下移动的趋势;所得结论可为地震作用下扩孔微型桩受力和变形性能研究奠定基础,同时为新型半整体式桥台桥梁中扩孔微型桩的设计和应用提供参考。

扩孔微型桩-土动力相互作用p-y曲线试验研究

针对扩孔微型桩在地震作用下的桩-土动力相互作用及耗能能力的研究,对微型桩在有无扩孔、不同扩孔深度、扩孔孔径、扩孔材料等4种参数下进行振动台试验研究,计算得到了不同扩孔参数下的p-y滞回曲线,通过计算其滞回曲线面积和输入波能量分析了扩孔微型桩-土动力相互作用及其耗能能力。研究表明:在埋深(2.5~15.0)D(D为桩径)范围内,扩孔微型桩-土动力相互作用耗能能力优于埋深15.0D以下,而扩孔后在2.5D处桩身材料侧向刚度有所减小;不同的扩孔材料对扩孔微型桩-土动力相互作用耗能能力影响较大,扩孔材料为橡胶的耗能能力大于扩孔材料为砂土的;当扩孔材料为橡胶时,扩孔孔径为3.0D,扩孔深度为10.0D,扩孔微型桩-土动力相互作用耗散能量最大,占输入波能量4.17%。

无缝桥抗震性能的对比研究

本文以一座三跨总长60 m的整体桥为案例桥,分别试设计了同跨径的半整体桥、延伸桥面板桥和常规连续梁桥。通过Midas/Civil软件建立四种桥型的有限元模型,并对其进行了E1和E2反应谱分析和时程分析,对比了四种桥型的结构反应峰值(墩顶位移、桥墩及桩基剪力与弯矩、台底位移、桥台桩基剪力与弯矩)。计算结果表明:当桥梁存在15°的斜交角,整体桥、半整体桥在地震动沿平行于桥台长边方向及其垂直方向输入时更不利,而延伸桥面板桥和常规连续梁桥在地震动沿顺桥向和横桥向输入时更不利。四种桥型在地震作用下:整体桥抗震性能最优异,但其台底位移、桥台桩基的剪力和弯矩最大;半整体桥台底位移、桥台桩基的剪力和弯矩最小,其墩顶位移、桥墩及桩基的剪力和弯矩仅比整体桥大;延伸桥面板桥和常规连续梁桥的墩-梁相对位移远大于整体桥和半整体桥,不适用于地震基本烈度高的区域。

扩孔微型桩抗震性能试验研究

对6根具有不同扩孔参数的微型桩进行室内足尺低周循环侧向加载试验,得到滞回曲线和骨架曲线,并计算耗能能力和延性系数,对其抗震性能进行评估.所得结论可为新型抗震型半整体式桥台桥梁的实际应用打下基础,对整体式桥台桥梁支承桩的扩孔技术也有一定借鉴意义.