玛多7.4级地震野马滩大桥桥台纵桥向破坏机理分析

针对2021年青海玛多7.4级地震中野马滩大桥的桥台震害,开展基于Pushover分析的桥台纵桥向破坏机理研究。提出土-桩-桥台精细化有限元模拟方法,以及基于地勘资料的模型土体参数确定实用方法,建模方法和加载模式要点为:(1)适用于土-桥台相互作用的分布式p-y弹簧修正模型;(2)可识别背墙弯曲、剪切或弯-剪多种破坏模式的背墙非线性梁柱单元-墙底非线性剪切单元串联模型;(3)土-搭板和土-翼墙摩擦弹簧;(4)基于分布式间隙单元的可捕捉地震中主梁与背墙接触位置变化的Pushover加载模式,从而实现了桥台纵桥向地震损伤破坏全过程模拟。结果表明:野马滩桥台在水平地震作用下,背墙底截面先发生屈服,随后背墙剪力达到抗剪能力峰值,桥台整体水平承载力开始退化,直至背墙底完全剪断,而桩基础并不发生明显损伤。总体而言,桥台破坏模式为背墙弯-剪破坏,数值分析结果与桥台实际震害相符。

基于原型监测的分离式加筋土桥台工作性能数值分析

依托明巢高速公路分离式加筋土桥台工程原型监测,用FLAC2D软件建立桥台数值模型,并将数值模拟得到的桥台受力及变形情况与桥台原型监测结果进行对比验证.考虑到填料类型及其压实工序与填料力学性能的相关性,模拟分析了填料内摩擦角对加筋土桥台工作性能的影响.结果表明:随着填料内摩擦角的增大,分离式桥台的水平土压力和竖向土压力都有所减少,并且竖向位移、水平位移及筋材应变也有所减少;当填料内摩擦角增大到一定程度时,其对承载性能的优化作用有所减少;工程中选取加筋土填料时,根据现场施工情况确定填料的内摩擦角,并权衡工作性能及经济效益,做出合理的选择.

基于振动台试验的加筋土柔性桥台抗震设计参数取值方法对比分析

目前土工合成材料加筋土柔性桥台(GRS桥台)在静力荷载作用下的设计、施工已有标准化的技术指南,但对于GRS桥台的抗震设计方法,只有一些原则性和框架性的建议,没有具体参数的取值方法,需要进一步完善。首先对国内、外相关规范或标准中关于加筋土挡墙抗震设计参数取值的方法进行列表汇总与比较,定性地分析其异同。在此基础上,结合1g重力场下的振动台缩尺模型试验监测数据,通过试验实测值与规范取值的对比,检验现有加筋土挡墙抗震设计参数取值方法对GRS桥台的适用性,并提出相关建议。研究结果表明:GRS桥台产生较大变形的临界加速度至少为0.6g,大于一般加筋土挡墙的0.3g~0.4g;在达到临界加速度(0.6g)之前,GRS桥台基本不受损伤且侧向变形增量不超过0.5%,因此建议GRS桥台的抗震设计按桥台侧向变形增量不超过0.5%进行控制。在此前提条件下,国外NCMA、FHWA和AASHTO规范对于水平地震系数的取值方法基本适用于GRS桥台,可用于GRS桥台整体外部稳定性的验算;对于GRS桥台面层顶部局部稳定性的验算,则需借鉴国内公路规范的理念,进一步研究提出更为合理的加速度放大系数取值方法。NCMA规范关于筋材轴力动力增量的取值方法适用于GRS桥台,且在设计上偏于安全;FHWA和AASHTO规范的方法则需修正后才能使用。

锚定板浅基础桥台抗震性能参数影响分析

基于浅基础桥台震后调查得到的破坏特点,参考锚定板挡土墙,设计出一种锚定板浅基础桥台。通过拟静力试验与有限元软件ABAQUS研究其抗震性能,探讨钢绞线直径、锚定板布置类型、锚定板面积与台背面积比值、台背填土弹性模量和钢绞线长度变化对结构抗震性能的影响规律。结果表明:有锚定板参与时桥台承载能力有明显提升,耗能能力增强;结构破坏主要由土体失效与钢绞线断裂引起,桥台与锚定板未发生破坏;在一定范围内增大钢绞线直径可以显著提升结构的承载能力,减缓刚度退化;提升台背填土弹性模量可以增加桥台承载能力;锚定板布置方式的改变基本不影响桥台承载能力;锚定板面积与台背面积比值较大时结构初始承载能力较强,但后期刚度退化较快;满足设计要求后钢绞线的长度不宜过大。

山区桥梁横向陡坡段桥台处地质勘察设计要点

山区桥梁横向陡坡段桥台处地质勘察设计是桥梁工程中至关重要的环节之一。本文通过对山区桥梁横向陡坡段桥台处地质勘察设计的深入研究,总结了一系列关键要点,以此来确保桥梁在山区横向陡坡段桥台处具有稳定性和可靠性。

大体积桥台分层浇筑水化热效应分析

以贵州省小乌江大桥桥台施工为背景,采用有限元软件midas FEA建立桥台施工仿真模型,考虑桥台内外部各种边界条件以及热荷载,针对水化热施工阶段模拟了桥台分层浇筑施工的过程,对大体积桥台分层浇筑的水化热效应进行研究。得出以下结论:分层浇筑的间隔时间对桥台施工中的最高温度影响不大,三种浇筑工况下(间隔3、4、5 d),桥台内部升温过程中最高温度仅相差0.8℃和1.2℃;间隔时间较长的施工工况,表面应力反而稍大,三种工况下桥台最大应力分别是1.77、1.95、2.01 MPa。

桥台台背路基特点及处理关键技术

对桥台台背路基的特点进行分析,探讨桥台路基的常见病害,如桥头跳车,桥台产生水平位移、弯曲、开裂等病害,并分析其原因,提出优选适宜填料、优化碾压顺序、严格控制回填压实工艺、合理设置桥头搭板等桥台路基处理关键技术措施。

整体式桥台-RC桩-土体系受力性能

为了探究整体式桥台⁃RC桩⁃土体系的力学性能,以国内某整体桥为背景,设计并制作了4个不同桩基配筋率和截面形状的整体式桥台⁃RC桩模型,并开展整体式桥台⁃RC桩⁃土相互作用低周往复荷载拟静力试验研究,主要研究RC桩配筋率与截面形状对桥台⁃RC桩⁃土体系受力性能的影响,并分析台后土抗力、桩侧土抗力、桩身应变与桩身弯矩的分布规律等。结果表明:在桥台往复位移作用下,距离台背较近处土抗力沿高度方向的分布规律会由“三角形”分布向“抛物线形”分布转变;距离台背较远处的基本呈“三角形”分布;台后土抗力会受到RC桩配筋率和截面形状的影响,提高RC桩的配筋率或采用矩形截面可增大整体式桥台⁃RC桩⁃土体系的整体性;桩身累积变形会影响桩侧土抗力的分布规律,使桩后侧土抗力减小、桩前侧土抗力增大;采用配筋率更大或矩形截面RC桩的试件更不易受累积变形的影响,桥台⁃桩基⁃土体系整体性更好;整体式桥台⁃RC桩在向河跨侧挤压前侧土体运动时,桩身应变和弯矩的分布规律与传统桩基一致;向岸坡侧挤压后侧土体运动时,桩身最大应变和弯矩出现在台底与桩顶连接处。提高RC桩配筋率或采用矩形截面RC桩可有效减小桩身应变和弯矩,改善RC桩基的受力性能。

基于温度变形效应的整体式桥台-H型钢桩-土相互作用拟静力试验研究

由于环境温度使主梁发生胀缩变形,导致整体桥桥台水平往复运动及桥台-土、桩基-土的相互作用。本文以某整体桥为工程背景,开展基于昼夜温度、季节性温度变形效应的整体式桥台-H型钢桩-土体系的低周往复位移荷载拟静力试验,分析试件的滞回性能、骨架曲线、桥台转角等变化规律。试验结果表明:试件全年滞回曲线可视为季节性温度作用、昼夜温度作用的滞回曲线叠加。从季节性温度作用来看,受春夏季升温影响,MTS水平力先快速增大,随后持续升温,水平力增速放缓;受夏秋季、秋冬季连续降温的影响,水平力先急剧减小,而随后持续降温,水平力降低减缓;受冬春季升温影响,水平力先急剧增加后增速放缓,其增速与第一次春夏季升温时相似,但由于台后土发生累积效应,产生的水平力更大。从昼夜温度作用来看,当环境温度较高时(夏季),夜晚降温对体系相互作用的影响大于白天升温时的影响;当环境温度较低时(冬季),白天升温对体系相互作用的影响大于夜晚降温时的影响。从骨架曲线来看,受中长期环境温度影响,整体式桥台-桩-土体系相互作用中存在由非线性向线性不断转化的过程。在加载初期,桥台转角与加载位移变化规律基本一致,随着环境温度变化,两者逐渐偏离,特别是在次年的第一季度,两者已产生较为明显的正方向偏移。

路面荷载下包裹式加筋土桥台变形的试验研究

采用土工合成材料加筋土技术,建造包裹式加筋土桥台可以缩短桥梁跨度,提升桥台整体性能。为研究加筋间距、墙趾水平约束和土工格栅绕桩方式对桥台变形的影响,考虑道路面层荷载的作用,完成了4组静载模型试验。研究结果表明,在路面荷载作用下,包裹式加筋土桥台结构稳定,整体变形小。监测结果显示,加筋土桥台内桩柱的存在减小了桥台的侧向变形;墙趾水平约束的存在可以限制桥台的变形;减小加筋间距及采用刚性套管的格栅绕桩方式可增强桥台加筋土体的刚度和整体性,减小面板的水平位移,提高包裹式加筋土桥台的工作性能。研究成果对包裹式加筋土桥台工程设计具有借鉴价值。

新型柔性桥台整体桥梁结构与受力性能研究

为增强整体桥的桥台适应主梁温度胀缩变形的能力,减小台后土压力、降低台后填土对全桥结构的约束作用,提出一种新型柔性桥台整体桥梁结构,即在薄壁整体式桥台后设置弹性可压缩材料(EPS)与轻质泡沫混凝土,代替部分台后填土。为研究该新型柔性桥台整体桥的受力性能,以深圳马峦山桥(原型桥)为背景,进行新型柔性桥台整体桥的试设计(试设计桥),建立原型桥与试设计桥有限元模型,进行设计计算和结构验算,比较试设计桥与原型桥在荷载作用下的受力性能和自振特性。结果表明:由于全桥结构的边界约束作用下降,试设计桥的0、3号桥台梁端恒载负弯矩分别比原型桥下降了21.94%、26.28%,活载负弯矩分别下降了16.54%、17.26%,可以有效缓解梁端负弯矩引起的混凝土开裂问题;整体升温或整体降温作用下,试设计桥桥台纵向位移增大了59.85%~63.12%,弯矩与应力分别降低了66.18%~66.73%、31.18%~32.11%;恒、活载作用下,试设计桥跨中和墩顶的弯矩变化并不显著,变化幅度均未超过6%;试设计桥的前10阶自振频率均小于原型桥,可明显减小地震荷载作用下产生的结构内力。

工业化非承重式加筋土桥台的研究与应用进展分析

加筋土桥台在国际上得到了较广泛的应用,其取消桥下锥坡,增大台高,减少桥长,消除或减轻桥头跳车,造型美观、多样,缩短工期,具有显著的社会和经济效益。文章介绍了非承重式加筋土桥台的主要类型、国内外的应用及研究现状,并针对其技术关键点进行分析,总结了非承重式加筋土桥台的应用经验,促进后续规模化的推广应用。

土工合成材料加筋土柔性桥台复合结构施工程序与关键技术

土工合成材料加筋土柔性桥台复合结构,是采用小间距加筋土复合体建造桥台直接支撑桥梁上部结构的复合结构,具有减小桥头跳车、缩短桥跨、降低成本等显著优势。该文结合桐岳高速公路加筋土桥台复合结构示范工程建设,总结该复合结构的施工关键技术和相关经验,详细阐述现场施工的流程和具体步骤,因此可为加筋土桥台复合结构的工程应用提供借鉴,对技术的推广运用也具有较大意义。

路桥斜交接续引发桥台地基的附加应力解析计算

桥台地基附加应力的计算是台后路基荷载对桥台影响分析的重要一环。在路桥过渡段设计中,为了综合考量地形、流域以及整体线路规划等因素,路基中心线与桥台台背斜交接续的情况时有出现。为了弄清斜交接续时桥台地基竖向应力分布与斜交角大小之间的关系,首先对斜交路基荷载分布进行分解,然后分别推导了任意斜交角下考虑路基宽高比影响的地基附加竖向应力半解析计算式,并借助Mathematica分析软件对不同斜交角下桥台地基附加竖向应力分布规律进行了讨论,最后与数值模拟结果进行对比,验证了计算思路及结果的准确性。为了减弱斜交路基引起的桥台地基附加应力的不均匀程度,建议路桥接续应尽量减小斜交角,特别是软土高填方地区。

泡沫轻质土对治理公路工程桥台跳车的试验及应用

选用胶凝材料、水、发泡剂及一定比例的其他掺合物进行泡沫轻质土配合比试验,对泡沫轻质土的湿密度、流动度、抗压强度、沉降率等技术参数进行检测,通过对泡沫轻质土在津石高速公路工程桥背回填应用后进行性能及质量检测,认为泡沫轻质土可以有效治理公路工程桥台跳车现象。

加筋土桥台柔性复合结构设计方法

加筋土桥台柔性复合结构(简称GRS-IBS)作为加筋土的一种改进技术,可有效控制路—桥过渡段差异沉降,以减少“桥头跳车”现象的发生。但目前GRS-IBS结构多参照加筋土挡墙进行设计,由于二者承载特性存在差异,其设计方法有待完善。以山西省太行一号风景道K43+175处桥梁工程为例,借鉴相关规范和标准进行GRS-IBS结构设计,并采用FLAC^(3D)建立有限差分数值模型进行数值分析,分别对桥台变形、筋材和墙面板受力进行验算,以确保工程结构安全。结果表明:GRS-IBS结构设计除需进行结构内部和外部稳定性验算外,还需采用FHWA推荐的计算方法对结构承载力和筋材拉力进行验算;采用现浇混凝土墙面板的GRS-IBS结构能满足相关规范对路桥过渡段不均匀沉降控制的技术要求,但为保证工程结构安全,需对墙面板顶部进行局部加强设计;GRS-IBS结构墙面板最大拉应力位于桥台中部偏下位置,建议在现浇混凝土墙面板受拉侧配置一定数量的钢筋,以避免混凝土产生开裂破坏。

斜交U型高桥台模型的有限元模拟研究

为了给通过斜交U型高桥台模型试验推算桥台原型应力与位移提供理论支持,应用ANSYS软件,对斜交U型高桥台进行有限元数值模拟计算,得出斜交U型高桥台的原型、模型的应力和位移计算结果,建立了斜交U型桥台原型与模型应力及位移的关系模型。得出斜交U型高桥台原型的应力与位移要大于模型,但其比值要远小于体积相似比的结论。

深基坑开挖对基坑内外桥台基础的变形影响分析

以福建省厦门市某下穿快速公交系统桥的隧道基坑工程为背景,基于现场实测数据,结合开挖过程中基坑变形特性,分析深基坑开挖对基坑内外桥台基础的变形影响.结果表明:坑外20#桥墩受浅层与深层土体共同作用影响,竖向变形呈现先沉降再隆起的趋势,水平变形以朝向基坑内侧的侧向变形为主,受坑外回填土不密实影响,距基坑较远的17#桥墩的侧向变形大于较近的20#桥墩;坑内逐渐裸露的桥墩和承台的竖向变形规律一致,坑内18#桥墩最大隆起为4.34 mm,19#桥墩最大隆起为4.24 mm,水平变形以顺桥向的变形为主,垂直基坑方向的水平位移逐渐增大,平行基坑方向的水平位移则波动变化.

分离式加筋土桥台结构特点及在公路工程中的应用

分离式加筋土桥台不同于传统加筋土挡墙结构,主要应用于路桥连接过渡段,具有施工便捷、收坡减跨、节省造价以及低碳环保的特征。文中主要介绍了分离式加筋土桥台结构特点及其与传统加筋土挡墙结构的不同,最后结合工程案例,探讨了分离式加筋土桥台施工工序及控制要点。结果表明,分离式加筋土桥台在实际工程中不仅可以很好地解决收坡减跨、空间占用的问题,也具有良好的景观效果,较好地满足了高速公路高质量建设的要求,可为类似工程设计与建设提供借鉴。

钢-混组合梁整体式无缝桥主梁-桥台节点承载力有限元分析

无缝桥能有效消除和缓解桥梁伸缩缝和支座的耐久性病害问题,在中小跨径桥梁中具有较广阔的应用前景。由于上部结构和下部结构形成整体框架结构,钢-混组合梁整体式无缝桥的主梁-桥台节点的受力复杂。该文建立主梁-桥台的非线性有限元模型,选取钢梁嵌入深度、混凝土桥面板厚度和桥台横向宽度为研究参数,分析其对节点受力性能的影响,并基于此建立节点的受力分析模型,提出节点的承载力计算公式。结果表明:主梁嵌入深度和桥台横向宽度是影响节点承载力的关键参数,该文提出的承载力计算公式与有限元计算结果吻合较好。