大跨超长联跨海连续梁桥纵向抗震体系研究

为研究大跨超长联跨海连续梁桥的纵向抗震体系,以某长联连续梁桥[(60+22×80+60)m]为研究对象,采用传统隔震体系和减隔震体系进行抗震设计,采用Midas/Civil建立全桥有限元模型,比较采用不同抗震体系及其边界参数时桥墩在罕遇地震作用下的地震响应。计算结果表明:对于传统体系,设置多个固定墩,可以在一定程度上降低结构的内力响应和限制桥梁的纵向位移,但结构内力和位移仍处于较高的水平,因此设置多个固定墩并不是行之有效的抗震结构体系;对于延性设计,塑性铰的耗能特性可以有效降低结构内力响应,其塑性变形特性会增大位移响应,但对于位于水中的桥墩,鉴于震后构件修复的难易程度,当考虑采用延性设计体系时应当予以更多的关注;对于减隔震体系,摩擦摆支座可以有效降低结构内力和限制桥梁的纵向位移,具有良好的减隔震效果,结构的安全性得到了显著提高,结构内力和位移与减隔震支座的个数之间并非简单的线性关系,应通过对结构内力的详细计算后确定。

多跨长联连续梁桥减隔震体系设计与地震响应分析

减隔震的设计直接关系到桥梁的安全。文章以某高速公路特大桥工程为实例,通过建立全桥Midas/Civil有限元计算模型,从减震耗能角度试验分析摩擦摆支座与黏滞阻尼器的联合作用机理。研究结果表明:9度罕遇地震激励下,合理控制黏滞阻尼力与速度,优化黏滞阻尼器组合装置参数,激发出组合装置的联合减震效应,可降低固定墩底弯矩响应。同时,桥梁上下部结构之间通过减隔震支座减震,延长结构自振周期和增大阻尼,可达到大量消耗桥梁地震能量和降低结构地震响应的目的。

杭州湾跨海铁路大桥大跨长联预应力混凝土连续梁桥设计

通苏嘉甬铁路杭州湾跨海铁路大桥海中非通航区引桥采用(60+n×80+60)m的长联预应力混凝土等高连续梁桥,长联中间设置7个柱面摩擦摆支座,且中间3个摩擦摆支座设置剪力销,剪力销的水平极限承载力为2000 kN。主梁梁高5.4 m,桥面宽13.5 m,预应力钢束采用抗拉强度标准值为1960 MPa的预应力钢绞线,公称直径15.2 mm,墩顶湿接缝位置部分钢束交叉张拉。桥墩采用现浇等截面圆端形空心墩,承台为圆形截面,基础采用ϕ1.8~ϕ2.2 m的大直径钢管打入桩。采用非线性弹簧单元模拟支座滑移,分析了支座摩阻力对梁端位移和主梁附加轴力的影响,建议支座静摩擦系数取0.03,以减小主梁附加轴力及下部结构水平力;混凝土收缩徐变引起梁端位移占比较大,应严格控制预制梁存梁时间以减小梁端位移。该桥施工采用整孔预制架设、先简支后连续的方式。

高烈度区长联PC连续梁桥减隔震措施分析

为了明确高烈度区长联预应力混凝土(prestressed concrete,PC)连续梁桥滑动摩擦摆式支座的减隔震性能,针对设防烈度为9度的某长联PC连续梁桥,利用CSiBridge软件建立大桥空间梁单元非线性分析模型,以普通球型钢支座地震响应为基准,对比分析铅芯橡胶支座与滑动摩擦摆式支座的减隔震性能,并对滑动摩擦摆式支座的摩擦系数和支座曲率进行参数分析。结果表明:在长联连续梁桥中,相比于铅芯橡胶支座,滑动摩擦摆式支座减隔震效果更好,固定墩内力与变形更小,全桥受力更加均匀合理;对于滑动摩擦摆式支座,摩擦系数越大,长联连续梁固定墩墩底弯矩与墩顶位移越大,摩擦系数变化20%,固定墩墩底弯矩最大值变化约1.67%,墩顶位移极值变化约1.45%;支座曲率半径对长联连续梁地震响应的减隔震性能影响较小,曲率半径增大1.5 m,固定墩墩底弯矩最大值增大约0.97%,固定墩墩顶位移增幅约为0.37%~1.39%。

三跨连续钢-混凝土组合箱梁桥力学特性分析

钢-混凝土组合结构桥具有自重轻、刚度大、延性高以及较好的结构整体性和稳定性等优点,已经广泛地应用于我国的桥梁工程中,但对于成桥后桥梁力学特性的研究较少。因此,依托福州前横路升级改造项目三跨连续钢-混凝土组合箱梁桥梁工程,通过荷载试验收集分析应变、挠度和桥梁模态数据。结果表明:荷载作用下各测点应变和挠度均小于理论值,沿横向分布与理论值趋势基本相同,实测腹板中性轴与理论中性轴基本一致,表明桥梁刚度较高、整体性较好;偏载作用下横向增大系数在1.107~1.254之间,桥梁抗扭刚度较大,不易发生倾覆;桥梁在环境激振作用下第1阶模态自振频率为3.430 Hz,大于理论值2.590 Hz,与理论模型相比具有更高的刚度。

高地震烈度区大跨长联混凝土连续梁桥协同减隔震体系研究

高地震烈度区大跨长联混凝土连续梁桥上部结构质量大、地震响应高,抗震问题较为突出。介绍了基于协同减隔震技术的速度锁定摩擦摆支座的基本结构组成及摩擦耗能工作原理,并以西安市红光路沣河大桥为工程研究实例,提出制动墩“硬扛”体系、协同抗震体系和协同减隔震体系等3种结构体系,建立相应的地震分析模型对3种体系下的结构动力特性及地震响应进行计算分析对比。结果表明,相比其他体系,基于速度锁定摩擦摆支座的协同减隔震体系的结构自振周期得到了有效延长,纵向地震响应下降明显,墩梁之间的相对位移合理可控,该体系是高烈度区大跨长联混凝土连续梁桥的一种合理的减隔震体系。

大跨预应力混凝土连续梁桥双墩顶升计算分析

研究连续梁桥局部桥墩顶升时主梁关键截面混凝土应力和预应力钢筋应力变化规律,确保顶升高度在满足主梁安全的前提下能顺利完成支座更换,具有很重要的实际意义。以某三跨预应力混凝土连续梁桥震后修复工程为例,采用Midas civil建立该桥有限元模型,进行双墩同时顶升的计算分析,研究各支座反力、梁体上下缘应力及预应力钢筋应力的变化规律。结果表明:在满足支座更换高度要求下双墩顶升,各支座反力均未超过其承载能力,梁体翼缘应力及预应力钢筋应力均未超过其各自的设计应力,结构安全。间隔顶升时,中间顶升墩处下翼缘压应力最大,上翼缘产生拉应力;同时顶升两中墩时,成桥状态梁体应力变化较大,两种工况均为双墩顶升时的不利工况。双墩顶升时,梁体翼缘混凝土应力是影响主梁安全的主要控制因素,在施工时应该加强不同工况下各自关键截面处的应力监控。

大跨长联悬链形上加劲连续钢桁梁桥抗震设计

彭埠大桥主桥采用跨径为(73.4+122+4×240+122+73.4)m的大跨长联悬链形上加劲连续钢桁梁桥设计方案,具有联长大、自重大的特点,且场地覆盖土层较厚,地震地质环境较为不利。为满足其抗震设防目标的要求,在墩梁之间增加减隔震支座。采用Midas Civil软件建立该桥空间三维动力计算模型,分析主桥的动力特性,并采用非线性时程方法对比研究布置减隔震支座前后主桥的抗震性能,最终确定采用自身带限位装置的双曲面摩擦摆减隔震支座的设计方案,得到了支座摩擦系数的合理取值。

长联多跨PC连续宽幅箱梁桥荷载试验研究

为研究某城市长联多跨PC连续宽幅箱梁桥的实际承载性能,该文对其开展现场静动载试验。静载试验主要测试桥梁支点沉降、控制截面的挠度和应变。动载试验包括模态试验和跑车试验,主要测试桥梁的自振频率、阻尼比和冲击系数。静动载试验结果综合表明:在正常使用状态下,该桥的承载能力满足城-A荷载等级要求,动力工作性能满足使用要求。应进一步加强规范挠度校验系数和应变校验系数正常取值范围下限值的研究。建议规范给出桥梁阻尼比正常工作取值范围。

高烈度地区多跨长联连续梁桥减隔震设计

为了加强桥梁项目抗震性,本文以台儿庄至睢宁高速公路为例,探讨高烈度地区多跨长联连续梁桥的减隔震设计。首先介绍工程概况,随后分别从抗震设防目标、抗震重要性系数、地震动输入、连续梁抗震分析、结构验算五个方面制定减隔震设计方案,并在最后提出减隔震设计的建议,总结心得。通过连续梁桥的减隔震设计,加强桥梁工程结构抗震性能,以期能够为今后桥梁工程质量的提升夯实基础。

高速铁路多跨长联矮塔斜拉桥减隔震设计研究

多跨长联连续梁结构存在固定墩地震力大、延性部位震后不易恢复等问题,在高烈度震区抗震设计存在困难。为了解决高速铁路多跨长联矮塔斜拉桥的抗震设计问题,以某(65.65+8×110+65.65) m单索面预应力混凝土矮塔斜拉桥为研究对象,采用非线性时程积分方法,对单固定墩、刚构连续梁和摩擦摆支座隔震3种不同的抗震体系方案进行分析比选。研究结果表明,采用摩擦摆支座隔震体系方案优势明显,在地震作用下,与单固墩体系相比,桥墩横桥向墩底弯矩普遍减小70%以上,固定墩纵桥向墩底弯矩减小约80%;进一步通过摩擦摆隔震支座参数分析,确定了合适的支座参数,获得较好的支座变形量、墩顶剪力,减隔震效果明显。因此,在桥墩剪跨比小、下部结构刚度大的情况下,设置摩擦摆隔震支座后,可显著减小地震时下部结构的地震响应,使各个桥墩受力均匀,同时通过合理的支座设计可满足大震位移需求,并具有足够的自复位能力。

强震区多跨长联连续梁桥减隔震设计

为了给高烈度地区多跨长联连续梁桥抗震设计提供参考,以一座(55+4×90+55)m的连续梁桥为工程背景.采用ANSYS软件建立全桥分析模型,基于非线性时程分析方法,对比研究结构采用双曲面摩擦摆支座、黏滞阻尼器和速度锁定装置3种减隔震装置下的地震响应.结果表明:黏滞阻尼器在罕遇地震作用下形成了完整的滞回环,每个阻尼器耗能能力明显;采用双曲面摩擦摆支座、黏滞阻尼器和速度锁定装置时,结构的地震响应相对于传统抗震体系都有一定程度地降低,固定墩内力相对减震率分别为63.44%、6.90%、42.32%,位移相对减震率为65.70%、9.34%、43.77%;采用双曲面摩擦摆支座作为减隔震措施时,墩底内力和墩顶位移远小于黏滞阻尼器和速度锁定装置2种减隔震措施.

高烈度地区多跨长联连续梁桥抗震体系研究

为研究高烈度地区多跨长联连续梁桥采用不同抗震体系时的抗震性能,以韩江特大桥主桥[(55+4×90+55)m连续梁桥]为背景,分别采用传统抗震体系、延性抗震体系和减隔震体系进行抗震设计,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型,比较采用不同抗震体系时桥墩在罕遇地震作用下的地震响应。结果表明:在罕遇地震作用下,连续梁桥采用减隔震体系时,摩擦摆支座顺桥向来回滑动,形成稳定、饱满的滞回环,支座耗散地震能量显著;采用延性抗震体系时,固定墩墩底滞回曲线为完整的滞回环,地震能量通过塑性铰的滞回机制进行耗散;采用减隔震体系时,桥墩的顺桥向位移较传统抗震体系大幅降低;采用延性抗震体系时,桥墩的顺桥向位移比传统抗震体系下大;采用减隔震体系或延性抗震体系时,固定墩的内力响应较传统抗震体系下都大幅降低,且采用减隔震体系时减震效果更好。

长联大跨连续梁桥隔震技术应用研究

为从有利于各墩协同抗震的角度探讨适用于长联大跨连续梁桥的减、隔震技术,以内蒙刘召黄河大桥主桥其中一联(55+10×100+55)m的预应力混凝土连续梁桥为背景,开展摩擦摆支座隔震、粘滞阻尼器减震及盆式橡胶支座抗震研究。建立全桥有限元计算模型,采用双线性滞回模型模拟摩擦摆支座、Maxwell模型模拟粘滞阻尼器,输入50年超越概率2%的3条地震波进行非线性时程反应分析。结果表明,长周期长联大跨连续梁桥的隔震机理为通过减弱制动墩对主梁的约束来减小作用于制动墩顶的有效主梁质量、改制动墩单独抗震为各墩协同抗震;摩擦摆支座隔震可有效地提高其抗震性能。

长联预应力混凝土连续梁桥拼接问题分析

为研究长期荷载对拼宽长联桥变形的影响,以"新、旧桥梁的上部结构连接,下部结构不连接"为原则进行拓宽的三座长联预应力混凝土梁桥为研究对象,建立三维杆系有限元模型,分析了长期荷载对新、旧主梁纵、横桥向的影响,并对混凝土收缩和徐变引起的长联桥梁结构变形的实测结果与有限元结果进行了对比分析。分析结果表明:《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》的计算方法能较准确地计算混凝土收缩和徐变所引起的结构变形;长期荷载使沿纵桥向全部拼接后的主梁产生较大的横桥向位移,引起的结构变形最大值均出现在桥台或一联的过渡墩位置;由混凝土收缩引起的横桥向位移占选取的长期荷载产生的横桥向位移的68.58%。混凝土收缩是影响拓宽长联桥横桥向变形的最主要因素。

长联大跨摩擦摆支座隔震连续梁桥多维地震反应分析

结合长联大跨连续梁桥的特点,以1座(65+123+156+123+10×90+55)m长联大跨摩擦摆支座隔震连续梁桥为背景,建立了全桥三维有限元模型,运用非线性时程分析法,分析了地震动输入模式、地震动强度、摩擦摆支座参数对该桥内力、位移和能量响应的影响。研究结果表明:(1)长联大跨连续梁桥布置摩擦摆支座,可有效延滞固定墩顶有效主梁质量效应,实现全桥协同抗震。大部分地震能量可通过支座滞回耗能散耗,大幅降低了该桥固定墩地震能量耗散需求。(2)长联大跨连续梁桥减隔震设计中,建议采用水平单向+竖向地震组合进行内力设计,采用三向地震组合进行位移设计。(3)强震作用下,支座摩擦因数取0.029~0.034时该桥隔震性能最优。

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。

长联多跨预应力混凝土刚构—连续梁桥的合拢施工

结合某大桥扩建工程主桥箱梁的合拢施工情况,介绍长联多跨预应力混凝土刚构—连续梁桥的合拢方案选择和合拢施工的技术特点,为同类工程施工提供借鉴。

铁路大跨长联连续梁桥地震反应特征分析

为研究铁路大跨长联连续梁桥的地震反应特性,选取一座布置跨径为(50+8×100+50)m的铁路连续梁桥为工程背景,采用MidasCivil软件建立动力分析模型,开展罕遇地震下的非线性时程分析,以墩底内力、墩梁相对位移和墩顶位移作为分析指标,揭示该类桥梁的地震反应特征.研究结果表明传统抗震体系铁路大跨长联连续梁桥地震反应有以下特征:固定与活动墩间的地震力分配较为极端;上部结构质量大造成固定墩纵向弯曲振动显著,使活动墩墩梁之间存在着较大的相对位移,与全桥采用减隔震支座时墩梁相对位移相当;大跨长联对应长周期及重力式桥墩刚度大周期小的耦合作用决定了铁路大跨长联连续梁桥独有的地震反应特征.建议铁路大跨长联连续梁桥在减隔震设计中充分考虑位移型阻尼器的使用.

长联多跨客运专线连续梁桥支座预偏量的研究

以某在建的一联18跨客运专线连续梁桥为工程背景,论述了支座预偏量设置原理,并系统分析收缩徐变、施工方案、合龙温度以及混凝土弹性模量等因素对支座预偏量的影响,以确定合理的支座预偏量设置值。研究结果表明:收缩应变及徐变系数终极值对支座预偏量有较大影响,应合理取值;施工方案、合龙温度和混凝土弹性模量对支座预偏量均有不同程度的影响,工程中需根据实际采用的施工方案、合龙温度和弹性模量实测值计算设置支座预偏量。