土压力作用下钢管混凝土组合桁架连续刚构桥墩受力分析

重庆万州大桥为钢管混凝土桁架变截面连续刚构,主墩为双肢薄壁高墩。采用Civil Midas 2010模拟重庆万州大桥7#墩右侧距地面填土20m外,分析土压力对钢管混凝土桁架连续刚构桥墩及全桥的影响。结果表明土压力对桥梁上部结构影响较小,但会使桥墩弯曲产生裂缝,增加系梁的拉应力。

部分填充混凝土矩形钢管组合桁架连续刚构桥静动力分析

为研究填充混凝土对组合桁架连续刚构桥力学性能的影响,以一座部分填充混凝土矩形钢管组合桁架连续刚构桥为工程实例,利用大型通用有限元软件ANSYS建立其空间三维有限元模型,计算了桥梁恒载作用下主桁挠度、弦杆轴力与应力等静力响应与自振频率、振型等动力特性,对比分析了填充混凝土对其静动力性能的影响。研究结果表明,部分填充混凝土能有效减小桥梁挠度、降低弦杆轴力和应力、增强连续刚构桥的竖向整体刚度、提高桥梁结构的竖向弯曲自振频率,但桥梁振型特征不变。

基于IDA的钢管混凝土空间组合桁架连续梁桥抗震易损性分析

以一座最大墩高110m钢管混凝土空间组合桁架连续梁桥为工程背景,采用Open Sees建立其弹塑性三维有限元动力分析模型,从PEER地震数据库中选取10条地震动记录进行增量动力分析。以典型墩最不利截面材料损伤应变所对应截面曲率为损伤指标,利用能力需求比对数函数进行回归分析,计算不同构件在不同损伤状态下的破坏概率,建立墩柱易损性曲线和支座易损性曲线。基于联合失效概率分析方法,形成了桥梁系统易损性曲线。结果表明:纵向地震作用下该类桥梁墩高突变明显时,低墩较高墩对地震动更敏感,应充分注意墩高突变区域抗震设计;高耸钢管混凝土格构墩柔性较好,在可预料地震作用下几乎不会发生严重损伤和完全破坏,抗震性能良好;该桥系统失效概率大于结构中最易破坏支座失效概率。

钢管混凝土空间组合桁架连续梁桥地震响应影响分析

为揭示河谷场地"钢管混凝土空间组合桁架连续梁桥"地震响应规律,以京昆高速公路"干海子特大桥"为工程背景,建立其三维有限元动力计算模型;采用有限元与间接边界积分方程耦合法(FEM-IBIEM耦合法)进行场地反应计算,并通过多点激励(改进LMM法)方式进行地震动输入,研究行波效应、局部场地效应对其地震响应影响,并和一致激励进行比较,结果表明:该类桥梁低墩较高墩对地震动更敏感,且在墩高突变区域最为明显;较一致激励和高墩和对应梁跨,行波效应增大其墩底轴力、跨中下弦杆和斜腹杆轴力,但减小其它量测值;低墩和对应梁跨,行波效应减小其墩底弯矩、墩顶位移和跨中位移;较一致激励和行波效应,局部场地效应显著增大了大多桥墩和梁跨的位移和内力,且对墩高突变处低墩、梁跨的放大作用最为明显,因此对于河谷场地中"钢管混凝土空间组合桁架连续梁桥"抗震设计,特别是墩高突变区的低墩和梁跨,必须重点考虑局部场地效应的影响。

钢管混凝土组合格构柱高墩大跨连续刚构桥非线性研究

腊八斤特大桥是雅泸路上一座高墩大跨连续刚构桥,该桥在国内首次提出并采用了钢管混凝土组合格构柱高墩。考虑钢管混凝土组合格构柱截面的组合性能,建立了三维非线性数值计算模型。按照桥梁施工过程,进行了施工状态和成桥状态的非线性研究。计算结果表明,钢管混凝土组合格构柱高墩具有较大的刚度,横向联系能明显减小桥梁的横向变形。

钢管混凝土组合高墩连续刚构桥体系可靠指标计算方法

钢管混凝土组合高墩连续刚构桥体系可靠度计算存在钢管混凝土组合高墩受力分析复杂,连续刚构桥梁失效模式较多,其功能函数不存在显式等问题。采用MIDAS有限元软件对结构进行较准确的模拟和受力分析,然后根据分析结果选取最高墩的稳定性失效和关键截面的拉、压应力失效模式。在MATLAB语言的平台上利用二次序列响应面法将隐式功能函数显式地表达出来,再经过多次的迭代计算实现钢管混凝土组合高墩连续刚构体系可靠指标的计算。研究表明,该方法迭代次数少,效率较高,可实现同类桥梁功能函数重构和体系可靠度计算。

钢管混凝土组合格构柱高墩大跨连续刚构桥动力特性分析

结合某山区高墩大跨连续刚构桥的动力特性分析,研究了钢—混凝土组合格构柱高墩连续刚构桥的动力特性分析方法,探讨了该类桥梁的动力特性结构行为及规律;在一定参数的基础上,研究了墩高、边界约束条件、曲线形式、曲线半径和横向连接系等参数的影响。计算结果为该类桥梁的抗风、抗震设计研究提供了分析基础。

圆钢管混凝土柱-钢筋桁架组合梁节点抗连续倒塌机制及参数分析

为研究钢筋桁架组合梁对钢管混凝土结构抗连续倒塌性能的影响,采用ABAQUS建立圆钢管混凝土柱-钢筋桁架组合梁节点数值模型,分析中柱失效工况下该类节点的破坏机理和抗力计算曲线,以及钢筋桁架高度、混凝土强度、钢筋强度等主要参数对组合节点抗连续倒塌能力的影响。结果表明:相比钢管混凝土柱-RC组合梁节点,钢筋桁架组合梁节点的梁机制和悬链线机制峰值承载力分别提高了12.5%和10%;因钢筋桁架在下弦钢筋屈服后上弦钢筋仍可以提供拉力,使得钢梁下翼缘断裂后承载力可以继续提高,表现出良好的抗连续倒塌能力;钢筋桁架高度和钢筋桁架钢筋强度主要对节点梁机制峰值承载力与极限承载力提升较显著,对悬链线机制峰值承载力影响较小,楼板混凝土强度对节点各阶段的承载力影响较小,并且会降低节点延性;综合对比分析不同参数下节点的抗力指标和位移延性指标发现,增加钢筋桁架高度和钢筋强度对节点的抗连续倒塌极限承载力具有有利影响,在工程设计和应用中应予以考虑。

钢管混凝土组合高墩在大跨径连续刚构桥梁中的应用

雅泸高速公路全线多座连续刚构桥梁下部结构创新采用钢管混凝土组合高墩技术,这在桥梁建设史上尚属首次,其中腊八斤特大桥10号主墩高度居同类型桥梁世界之最。以腊八斤特大桥为背景,介绍了大跨径连续刚构桥梁采用钢管混凝土组合高墩的设计与施工关键技术。

连续梁-钢管混凝土梁拱组合桥施工控制研究

连续梁-钢管混凝土梁拱组合桥的施工内容包括梁体分段浇筑、梁体合龙、拱肋组装、管弦混凝土灌注、吊杆张拉、路面铺装等。为了提高工程质量,研究过程在连续梁的顶板和底板、拱肋的上下管弦分别布设测点,通过高精度全站仪测量标高数据,对其进行线形控制。同时设置埋入式应变传感器,获取连续梁和管弦的应力数据。结果显示,线形实测值与理论值的最大偏差仅为10mm,整体可控。应力分布及变化趋势符合理论预期,满足施工要求。

装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥施工关键技术分析

结合工程实例,阐述了装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥施工中需解决的主要问题,分析了该类桥梁结构设计方案和工作要点,探讨了施工关键技术,主要包括钢桁梁构造、钢桁梁节点构造、桥道板、剪力联结构造、墩梁联结构造、下部结构施工技术等内容。结论证实,通过优化施工方案设计,把握施工关键技术,有助于缩短工期,取得了一定的社会效益,同时还节约了施工成本,取得了一定的经济效益。

基于IDA钢管混凝土桁架连续曲线桥抗震易损性分析

以一座最大墩高50m曲线钢管混凝土空间组合桁架连续梁桥为工程背景,采用OpenSees建立其弹塑性三维有限元动力分析模型,从PEER地震数据库中选取10条地震动记录对其进行增量动力分析。以典型墩最不利截面材料损伤应变所对应截面曲率为损伤指标,利用能力需求比对数函数进行回归分析,计算不同构件在不同损伤状态下的破坏概率,建立墩柱易损性曲线和支座易损性曲线。基于联合失效概率分析方法,形成了桥梁系统易损性曲线。同时建立多个对比模型,分析墩跨比和曲线半径对桥梁易损性影响。结果表明:钢管格构桥墩高度差异不大时,和钢筋混凝土桥墩相邻的首个钢管格构桥墩震动响应较大;本桥墩和梁之间大量使用橡胶支座从而形成弹性连接和铰接的减震措施,可有效降低桥梁完全破坏概率;墩跨比增大将导致桥梁系统完全破坏损伤概率随之增大;随着曲线半径增大,损伤概率逐渐增大,曲线桥本身拱结构对顺桥向地震有一定抵抗作用。

钢管混凝土组合高墩在大跨径连续刚构桥梁中的应用

随着经济往来的加快,人口及货物流动性逐渐增加,因此对桥梁建设提出了更高的要求。通过在桥梁施工中不断总结施工经验,创新施工方法,目前钢管混凝土组合高墩在大跨径连续刚构桥梁中得以广泛应用。基于此,以X特大桥梁工程为研究对象,介绍了钢管混凝土组合高墩在大跨径连续刚构桥梁中的应用技术,望能为日后相关工作提供借鉴。

钢管混凝土桥墩在长联低墩连续刚构桥中的应用研究

针对长联低墩连续刚构桥中边墩的受力特点,结合钢管混凝土结构的优势,提出采用钢管混凝土结构作为此类刚构桥的桥墩,并对其展开相应的研究.以渭河大桥八孔连续刚构桥为例,采用有限元软件Midas civil比较分析钢管混凝土桥墩和钢筋混凝土桥墩在结构内力分配、适应上部结构变形、材料用量方面的差异.结果表明:钢管混凝土桥墩比同等条件下钢筋混凝土桥墩的抗推刚度更小,更能适应上部结构的变形,结构受力更加均衡,材料用量更少,工程造价更低.通过比较两种桥墩在不同墩高情况下的墩顶最大水平位移值,指出了钢管混凝土桥墩的合理墩高适用范围.

装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥的预制桥道板安装过程有限元模拟方法

为了掌握装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥施工阶段的受力性能,对预制桥道板安装过程进行了精细化有限元建模方法研究。根据该桥型的构造和施工特点,提出了两种不同的模拟方法。方法一为提出在安装钢桁单元时激活钢桁与桥道板之间的弹性连接,以实现预制桥道板单元分批次安装在变形后的钢桁上;且仅设置SD_x方向刚度值,以此模拟桥道板独自获得预压应力的状态。待全桥桥道板安装及张拉完成后,再将弹性连接方式更换为刚性连接,使之成为组合梁承受后期荷载。方法二为在安装钢桁单元时激活钢桁与桥道板之间钢臂连接单元以实现预制桥道板单元分批次安装在变形后的钢桁上,且释放钢臂连接单元顶端转动及水平约束,以此模拟桥道板独自获得预压应力的状态。待全桥桥道板安装及张拉完成后,再恢复钢臂连接单元顶端的转动和水平约束,使之成为组合梁承受后期荷载。分别用以上两种方法建立了某主跨70 m依托工程的全桥计算模型,对其关键施工阶段进行了仿真模拟分析。计算结果表明:两种计算方法均能精确的模拟预制桥道板安装过程,且两种方法数据吻合较好,可供同类桥梁参考。

预应力钢管混凝土组合桁架优化分析与方案研究

以大跨度输煤栈桥上部通廊为研究对象,提出等效挠度比作为目标函数,采用改进满应力法,以腹杆形式和撑杆布置方式作为优化变量,综合考虑结构布置方案对挠跨比和用钢量的影响,对70m和80m跨度预应力钢管混凝土组合桁架栈桥进行优化分析和方案比较。结果表明,大跨度预应力钢管混凝土组合桁架采用人字式腹杆的经济性效益最好,采用多撑点廓外布索的跨中挠度和等效挠度比较小,经济性明显提高。本文提出采用等效挠度比作为目标函数的优化方法计算简单、操作方便,可适用于其他预应力钢结构优化分析与方案比较。

钢管混凝土连续刚构桥端横梁病害成因分析及处治技术

某钢管混凝土连续刚构桥主梁为钢筋混凝土板与钢管混凝土桁架组合梁结构,桥墩为双支薄壁墩与主梁固结。端横梁位于主桥与引桥之间的交界墩上。多年运营后端横梁出现混凝土大面积碎裂、剥离和开裂等病害。该文通过对该桥端横梁表观状况检测、交界墩偏位观测,综合分析了结构变形不协调、交界墩偏位、温度应力等因素对端横梁病害的影响;进一步通过对交界墩纠偏、增大端横梁截面、更换支座等措施进行病害处治。工程实践表明:上述加固措施能够解决端横梁存在的病害问题,加固效果满足桥梁使用要求。

钢管混凝土空间桁架组合梁式结构

介绍了钢管砼空间桁架组合梁式结构型式,通过分析它的受力特点,大胆预测了这种新型结构型式的广阔发展前景。

装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥非线性动力模型建立方法

新型的钢桁-混凝土组合连续刚构桥(Prefabricated Steel Truss-concrete(PSTC)Composite Continuous Rigid Frame Bridge)采用全装配式施工,并通过焊接预埋于混凝土桥道板内的剪力联结钢构件,将预制混凝土桥道板与钢桁联结为一体,无需预留剪力键后浇孔洞和现浇预制桥道板间湿接缝。为探索一套适用于装配式钢桁-混凝土连续刚构桥的非线性动力模型建立方法,掌握全桥动力计算中的新型装配式栓钉剪力键(PCSS剪力键)、预制混凝土桥道板、拼接缝及桥墩的非线性模拟方法,基于前期已经开展的PCSS剪力键推出试验和精细化有限元分析,建立了钢桁-混凝土组合连续刚构桥中2 m节段PCSS剪力键的实体有限元模型,得到了顺桥向、竖向以及横桥向的荷载-滑移曲线、刚度及承载能力,并作为非线性弹簧单元的特征值代入全桥计算模型;借用动力分析中的P-M-M塑性铰模拟了预制混凝土桥道板间接缝可能出现的开裂,并利用Ucfyber程序计算塑性铰的P-M参数,代入有限元程序中计算得到P-M-M塑性铰特征值;利用以上方法,建立了l=386 m装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥非线性动力模型,得到了该桥的动力特性。研究成果为后续研究该桥型的动力性能或抗震响应奠定了基础,亦可供同类装配式桥梁参考。

预应力钢管混凝土组合桁架抗震性能的理论分析

为找出适合于大跨度输煤栈桥的结构形式;在考虑预应力钢管混凝土组合桁架优化设计及约束条件影响的基础上,建立了R-R型、C-C型和R-C型桁架模型,分析结构自振特性的特点,采用时程分析方法对地震作用进行研究。结果表明:部分弦杆填充混凝土R-C型预应力钢管混凝土组合桁架结构在抗震性能方面表现最为出色,更适合用于大跨度预应力栈桥结构。得出的结论,对工程结构尤其是大跨度空间结构的设计与分析具有一定参考价值。