高墩大跨梁桥风荷载计算方法及数值比较

抗风计算是桥梁设计中的一个重要环节,各国现行规范对风阻力计算有不同的规定和公式。本文采用6种不同国家的规范,在不同地形、桥墩高度和梁长条件下,对大跨高墩梁桥进行了横向风荷载计算,并将这6种规范计算的横向风荷载墩底剪力和弯矩结果与抖振频域法计算的结果进行了比较。结果表明,基于中国2015年公路桥涵设计通用规范、中国2018年的公路桥梁抗风设计规范、日本公路桥梁抗风设计手册、英国钢混桥梁荷载规范的B类地形的风荷载结果非常相似;而A类、C类和D类地形之间存在一定差异;2017年美国公路桥梁设计规范和中国2012年建筑结构荷载规范在各种地形上与其他4种规范存在显著差异。我国建筑结构荷载规范的风荷载计算主要依赖建筑结构的经验参数,尺寸较大,对桥梁结构的适用性有限。对于高墩大跨梁桥,如跨宽比或跨深比超过30,或墩高宽比超过10.7的桥梁,由于忽略了气动弹性力的影响,使用这些规范计算出来的风荷载通常低于实际风荷载数值,在设计这类桥梁时必须考虑到这一点。

大跨梁桥施工全过程地震响应非线性影响分析

考虑各种非线性因素影响,对三座典型大跨连续梁桥,花瓶型实体桥墩桥梁、矩形空心薄壁桥墩桥梁和双柱实体桥墩桥梁进行施工全过程非线性时程分析,评价非线性因素对大跨梁桥施工全过程地震响应的影响程度。研究结果表明,非线性时程分析的地震响应峰值主要集中于8#梁段、9#梁段、边跨合拢、体系转换、中跨合拢和桥面施工等阶段,在抗震设计过程中应予重点关注。总体上矩形空心薄壁桥墩桥梁在整个施工过程中表现出较大的抗震刚度,双柱实体桥墩桥梁次之,花瓶型实体桥墩桥梁最小。各种非线性因素对桥梁的地震响应随施工阶段推进而变化的规律影响不大,对大跨梁桥施工全过程地震响应的数值大小影响明显。

高墩大跨梁桥稳定性分析

对于高墩大跨梁桥,由于其日益广泛地采用高强材料和薄壁结构,因而稳定问题也就更显重要。本文介绍了高墩大跨梁桥的2类稳定问题,论述了第1类稳定问题和第2类稳定问题,并引入有限元提出其求解方法,将非线性影响引入稳定问题,同时还利用大型桥梁设计分析系统BRDH对丹江口二桥稳定性进行了分析。

典型桥墩大跨梁桥施工全过程抗震性能综合决策

在满足永久状态桥梁抗震设计要求的前提下,针对典型桥墩大跨梁桥施工全过程抗震设计的难题,通过综合考虑施工全过程抗震设计中的各种关键因素,联合应用能力需求比法和层次分析法,建立施工全过程抗震性能综合决策的框架。然后提出合理的决策策略,定量决策出典型桥墩大跨梁桥施工全过程综合性能最优的抗震设计方案。研究结果表明,在施工全过程的抗震能力满足要求的条件下,典型桥墩大跨梁桥:花瓶形实体桥墩连续梁桥、矩形空心薄壁桥墩连续梁桥、双柱实体桥墩连续梁桥施工全过程综合抗震性能的权重之比为0.340∶0.327∶0.333。花瓶形实体桥墩连续梁桥施工全过程综合抗震性能为最优。所提出的方法和建立的框架,可以广泛应用于各类桥梁施工全过程抗震设计及抗震性能综合决策。

基于CDR的典型大跨梁桥施工全过程抗震安全评价

为减小施工桥梁的地震损失,基于桥梁在施工过程中发生地震损伤和破坏的现实,以3座典型大跨悬臂施工连续梁桥为对象,在分析地震需求和抗震能力的基础上,采用能力需求比(CDR)法,研究大跨梁桥施工全过程的抗震性能和抗震安全性。研究结果表明,在悬臂施工全过程中各构件各部位的能力需求比均大于2.5,悬臂施工全过程结构抗震安全;抗震易损的部位分别位于墩底、桩顶和1号-GPZ(KZ)3SX支座;最小能力需求比集中于8号梁段、9号梁段、边跨合龙、中跨合龙和桥面施工等阶段;抗震设计应在施工的维度上,重点关注地震风险相对较大的施工阶段,确保抗震安全。

大跨梁桥长期下挠成因及其控制

从总结国内大跨梁桥持续下挠实际出发,分析了大跨梁桥长期下挠的成因,并在结构上提出"恒载零弯矩"设计理念,提出了控制下挠的措施,为持续下挠的有效控制开拓一条新途径。

高墩大跨梁桥设计理论研究

本文利用大型桥梁设计分析系统BRDH对某公路桥进行了设计理论研究及稳定分析,提出研究高墩设计及稳定分析。此项研究弥补了当前设计理论的不足.并得出符合实际的正确的设计方案。

服役15年大跨跨海预应力混凝土梁桥荷载试验及结构性能评价

大跨预应力混凝土梁桥因其结构刚度大、行车平顺舒适、抗震性能好、施工技术成熟等优势得到广泛应用,该类桥梁在服役较长时间后,由于自然环境和超载的长期影响可能导致结构出现裂缝,并影响结构的安全承载能力,这一问题对于跨海桥梁显得尤为突出。因此,为准确评估在役跨海混凝土桥梁的实际工作状态与承载能力,通过对一座已服役15年的大跨跨海预应力混凝土梁桥进行现场静载、动载试验,并结合有限元对其振型等特性进行了分析。研究结果表明,桥梁结构的工作性能仍保持良好,但由于所处海域环境及长期服役导致的结构损伤和裂缝的影响,使其实际承载能力有所下降。研究成果可为在役同类桥梁的维修加固提供参考。

基于拟水平正交试验法的大跨连续梁桥冲击系数计算研究

大跨连续梁桥因其线性流畅、适应性强等特征,在我国公路建设中广泛应用。近年来,随着交通特征逐渐快速化、重载化,车桥耦合振动问题不容小觑。为研究重载车辆作用下桥梁冲击系数变化规律,基于车桥耦合振动理论,考虑桥面不平度、行车速度、车辆载重、桥梁阻尼比、车辆悬架刚度和车辆悬架阻尼6个参数的影响,然后利用正交试验法设计25种试验工况,逐步回归得到大跨连续梁桥冲击系数计算公式。研究结果表明:对挠度冲击系数影响较为显著的参数有:桥面不平度、车辆悬架刚度、车辆载重;对弯矩冲击系数,桥面不平度这一参数影响最大。挠度冲击系数、弯矩冲击系数的相关系数分别为0.896、0.856,回归模型拟合度良好。试验结果可为相关规范中大跨连续梁桥冲击系数的修订提供参考。

大跨钢箱梁桥顶推施工安全控制研究

依托某大跨钢箱梁桥工程,首先阐述了该桥顶推施工方案;然后,采用Midas Civil有限元分析软件,建立了钢箱梁顶推施工仿真模型,以导梁前端挠度及主梁前端挠度为指标,计算分析了弯矩和应力变化对顶推施工安全的影响,分别对该桥主梁及导梁20 m、30 m位置的截面应力状态进行全周期监测,并对比分析了计算值和实测值。结果表明:顶推施工安全控制关键截面为:主梁20 m、30 m及68 m位置截面;通过对主梁及导梁应力和变形进行监测,可以为桥梁顶推施工提供安全保障。

大跨连续梁桥施工膺架的设计研究

以某大跨连续梁桥施工膺架为工程背景,先采用有限元软件对原图纸和荷载方案进行校核,发现其承载能力不足的缺点后,对施工膺架的碗扣支架、贝雷梁、横向支撑梁、钢管立柱进行了设计,并用有限元软件对设计后的施工膺架各个构件进行了强度和稳定性验算.结果表明:在保证造价经济的前提下,设计后的桥梁施工膺架在承载力方面得到很大提高,满足桥梁施工要求.

用于铺设Ⅱ型板式轨道的大跨连续梁桥合理温度跨度研究

大跨度混凝土桥梁结构型式在我国高速铁路中被广泛采用,但铺设无砟轨道的极限温度跨度成为困扰桥上Ⅱ型板式轨道的设计难题。根据桥上Ⅱ型板式轨道结构特点,建立桥上Ⅱ型板式轨道线-板-桥-墩非线性空间一体化模型,并在有限元软件ABAQUS中建立对应的有限元模型,探索不同荷载工况作用下,轨道结构受力和变形随温度跨度增长的特点,并运用桥上无缝线路设计理论和极限状态法对轨道结构进行检算。研究结果表明:随着温度跨度的增长,轨道结构受力有不同程度的增长,荷载工况中桥梁伸缩影响最大。当温度跨度达到496 m时,钢轨、轨道板检算均满足要求,但此时底座板已达到正常使用极限状态的控制条件。因此,建议用于铺设Ⅱ型板式轨道的大跨连续梁桥温度跨度不宜大于496 m。

快速铁路大跨连续梁桥施工监控及控制体系研究

为保障特大跨度预应力连续梁桥结构安全、几何线形平顺,成桥各安全控制指标满足设计要求,以新建怀邵衡铁路沅江特大桥(60+100+60)m预应力混凝土连续梁桥为工程依托,根据理论计算及结构特点,构建快速铁路大跨连续梁监控体系,重点进行参数敏感性分析,建立线形及应力监控系统,数据计算、分析和处理方法。理论研究及工程实践表明:混凝土容重和预应力效应为影响线形和内力的关键因素,其次是混凝土弹模和收缩徐变,施工中需加强对这些参数的控制及识别;采用的计算方法和监控手段确保了该桥主梁线形平顺和受力安全,合龙口精度、主梁线形和应力误差均满足规范要求,结构安全可控、工作状态良好。

超长联大跨连续梁桥合龙顺序分析

超长联大跨连续梁桥体系及受力状况比较复杂,合理的合龙顺序对桥梁的施工控制非常重要。为得到该类桥梁合理的合龙顺序,以内蒙古某一联13跨100m连续梁桥工程为背景,采用有限元法计算3种不同合龙顺序方案下主梁的上下缘应力、主梁的竖向位移及支座纵向位移,以此为主要控制目标确定该桥合理的合龙方案为部分奇数跨合龙→相邻T构小合龙→半桥大合龙→全桥跨中合龙。根据此方案顺利地完成了该桥的施工控制,得到了合理的成桥应力和线形状态。

移动车辆荷载作用下中低速磁浮大跨度连续梁桥动力响应分析

为研究中低速磁浮大跨度连续梁桥在移动列车荷载作用下的动力响应,采用移动荷载模拟磁悬浮车辆作用,采用振型分解精细积分法建立桥梁动力方程并求解;通过与现场试验结果对比,验证本文模型的准确性和方法的正确性,对比分析不同行车速度、不同桥梁阻尼比等工况下的桥梁动力响应。研究结果表明:桥梁动力系数随列车速度增加而增大,但整体增加幅度不大;在列车以设计运行速度100km/h行驶时,桥梁阻尼比的变化对桥梁响应影响较小;不同工况下桥梁动力系数均低于我国《中低速磁浮交通设计规范》中的限值。

高速铁路大跨连续梁桥减隔震方案讨论

针对某铁路大跨连续梁桥,基于3种减隔震装置,提出了4种减隔震设计方案,利用非线性时程分析法对每种方案进行了计算分析。结果表明,液体粘滞阻尼器可有效改善桥梁纵向的受力和位移;双曲面球型减隔震支座能同时改善桥梁纵、横向的受力,但位移较大;液体阻尼器与双曲面减隔震支座配合使用可同时改善结构的纵、横受力,并且可控制位移;铅芯阻尼器耗能效果显著,位移基本可控,应继续开展研究。

强震区大跨高墩连续梁桥抗震性能研究

大跨度高墩连续梁桥的抗震设计,特别是在高强度地震作用下的抗震设计,目前尚无规范可遵循。以国外某大桥为例,建立了全桥的动力分析模型,计算了结构的动力特性和地震响应,针对大桥在强震作用下主梁位移反应过大以及对支座抗剪要求过高的特点,讨论了采用粘滞阻尼器和双曲面球型减隔震支座的减隔震效果,研究结果表明这些措施是有效的,可为同类大跨高墩连续梁桥的抗震设计提供参考。

大跨连续梁桥振动台试验与有限元模型对比分析

以青岛海湾大桥引桥为工程背景,设计三跨连续梁桥(1个固定墩、3个自由墩)的1/20缩尺比例模型。通过振动台试验,研究在连续梁桥纵向设置黏滞阻尼器后的减震效果,与有限元分析结果进行对比。对有、无设置非线性黏滞阻尼器的模型桥梁结构进行动力特性计算以及非线性动力时程分析,从7个方面详细阐述连续梁桥在不同地震烈度下的纵向减震效果,分析结果与试验测试结果相吻合,验证了有限元分析的正确性,为今后工程实践及科学研究奠定基础。

大跨PC梁桥张拉临时体外束降低后期徐变下挠分析

主跨跨中持续下挠是大跨PC梁桥一大病害,至今都无法有效解决。而徐变是造成梁体下挠的主要原因,因此提出在悬臂施工阶段张拉临时体外束来加快徐变发展,从而减少桥梁运营后由混凝土徐变产生的下挠。以红岩溪特大桥为依托工程,并考虑4种临时体外束方案,通过有限元分析了各方案对梁体受力及变形的影响,同时分析了临时体外束对预应力的影响。结果表明在施工阶段使用临时底板体外束后,能显著降低成桥后负弯矩区结构转角及主跨跨中下挠,同时还能有效提高跨中截面抗裂性能。

大跨长联连续梁桥静动力试验研究

为研究大跨长联预应力混凝土连续梁桥的受力性能,对(48+10×80+48)m的托克托准噶尔黄河特大桥进行了静动力试验。结果表明,桥梁受力合理,该桥有较高的整体刚度、强度,各特性均符合规范要求,满足设计要求。