高墩大跨度连续刚构桥的动力力学特性分析思考

连续刚构桥是预应力混凝土连续梁桥中一种特殊结构型式,即是一种桥墩主墩与上部结构主梁固结的预应力混凝土连续梁桥。连续刚构桥多用于山区环境中,充分利用其跨径大、桥墩高的优点,完成对河谷、峡沟的跨越。其中,连续刚构桥的桥墩高度较大、桥墩柔性较强,且河谷、峡沟处风力往往较大,对连续刚构桥梁的动力影响较为突出。因此,连续刚构桥的动力研究分析,是连续刚构桥研究中的一个重难点。本论文为了研究高墩大跨连续刚构桥动力特性的影响,以国内某大桥为工程背景,利用有限元软件Midas Civil 2023建立主桥三维模型,从桥梁自震频率、地震反应谱、车桥耦合动力、桥墩高度、动力特性优化等方面分析该桥梁的动力特性。结果表明:○1主桥的自振频率与墩梁刚度比的变化呈正相关关系,变化速率呈先大后小的趋势;○2主桥的1阶纵向频率受主墩高度变化影响也很大,变化幅度大于50%。本论文研究结论可为高墩大跨连续刚构桥的动力分析设计提供参考和指导。

山区高速公路高墩大跨径连续刚构桥施工技术控制分析

在山区高速公路中,很常见的是在较高的区域内使用桥梁悬挂施工中的案例,对于高处的主梁施工设计中需要根据施工中挂篮的施工情况以及施工技术的重点进行全面的总结,在技术应用中,需要根据施工中浇筑的特点,施工中的技术要点以及悬挂蓝的施工方法进行总结分析,最后在设计施工中的每个环节做好墩顶的设计和悬挂,本文针对山区的高速公路高墩大跨径连续构桥施工技术之后进行全面的控制,并做好经验分享,给相关同行提供参考依据。

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。

高墩大跨连续刚构桥桥墩方案优化及结构分析

为研究适用于山区铁路的高墩大跨连续刚构,以某(72+130+72)m的常用跨度的连续刚构桥为工程背景,采用MidasCivil软件建立有限元模型,进行主墩、边墩方案优化及静力、抗震设计研究,并探究适宜的施工方案。经研究:圆端形空心墩刚度大,推荐主墩采用,边墩推荐采用支座布置;该刚构桥静力及多遇、罕遇抗震均满足规范要求;采用悬灌浇筑的施工方案最为合理。望能为同类桥梁设计提供参考借鉴。

超长联高墩大跨矮塔斜拉桥主梁抗震性能研究

为深入了解高墩大跨矮塔斜拉桥主梁的地震响应规律,探讨高墩P-Δ效应与行波效应对主梁地震响应的影响,以某高墩5跨矮塔斜拉桥为例,建立有限元静、动力分析模型,对比分析在地震激励下和活载作用下主梁的动力响应情况,并在此基础上,通过改变墩高,对比分析不同P-Δ效应对主梁地震响应的规律,最后引入行波效应,分析其对主梁地震动响应的影响。结果表明:1)地震作用对大跨高墩桥梁的影响明显大于活载效应;2)当P-Δ效应使结构基本周期变化超过2%,且变化位于地震波位移谱剧烈增长阶段或卓越周期内时,设计中须考虑P-Δ效应的影响;3)行波效应会显著增大主梁的竖向位移和弯矩,且视波速越小影响越大。

高墩大跨连续刚构桥施工监控研究进展

我国桥梁数量位居世界首位,大跨连续刚构桥由于跨越能力强、受力合理、施工便捷的特点在复杂山区得到了广泛应用。但是由于大跨连续刚构桥悬臂浇筑施工误差会对其产生很大的影响,如何对其受力状态、变形与稳定性关键参量进行智能监控是保障施工安全的关键。文总结了高墩大跨连续刚构桥悬臂浇筑施工监测方法、关键监测量和施工控制方法的研究进展。首先,总结了高墩大跨连续刚构桥施工过程中桥墩和主梁的关键监测量;其次,回顾了桥梁施工监测中的常用接触式传感技术和新兴非接触式传感技术;然后,阐述了桥梁施工控制方法;最后展望了高墩大跨连续刚构桥施工监控的未来发展趋势。

高墩大跨连续梁桥内力位移双控减隔震体系的有效性初探

为解决高墩大跨连续梁桥减隔震设计中存在墩底内力与梁端位移矛盾的问题,基于撑架连续梁结构特点和耗能减震思想提出了一种摩擦摆支座和撑架相结合的墩底内力、梁端位移双控的减隔震体系。推导了撑架结构等效阻尼比的计算公式,对比研究了4种减隔震方案的地震响应,验证了摩擦摆和撑架组合使用的优越性,并对撑架结构进行了参数分析,还分析了附加撑架结构在静力方面的优势。结果表明:在撑架等效阻尼比为9%时,静力方面连续梁支点负弯矩减小27%;动力方面墩底弯矩最大减震率为79%,墩底剪力最大减震率为83%,梁端位移最大减震率为50%。说明摩擦摆支座和撑架的组合使用,可实现墩底截面内力和梁端位移的有效控制,降低大跨连续梁的静力和动力响应。

高墩大跨连续刚构梁桥0#块裂纹裂缝成因分析及消除措施

我国高速公路建设在进入“十四五”规划后,更加注重大型结构物在施工及运营过程中的安全,结合G85银昆高速公路友联红河特大桥19#主墩(主墩设计高度75 m)0#块施工为研究对象,通过0#施工中预埋混凝土温控元件与应力应变传感器,对比仿真模型分析计算结果,总结出西北地区高墩大跨连续刚构梁桥0#块裂纹裂缝产生的原因和机理,提出实时解决方案,为后期类似工程提供借鉴。

高墩大跨连续刚构拱组合梁桥0#块托架施工技术

某高墩大跨连续刚构拱组合梁桥0#块现浇混凝土选择托架施工,由于其墩高较高,为提高施工效率并降低施工安全风险,采用反力架对该托架进行预压。本文通过建模计算,详细分析了各杆件的受力状况,经计算,各杆件均满足设计计算要求。该桥0#块已施工完成,所采用的施工方法可行,所采用的施工方案经济且安全可靠,可为以后类似项目提供参考。

山区高墩大跨T构桥施工稳定性分析

文章以某山区高速公路墩高为170 m、跨度为125 m的T构桥为研究对象,基于Midas Civil有限元软件,计算分析了该桥裸墩和最大悬臂施工阶段稳定性。结果表明:最大悬臂状态稳定性最差,双肢薄壁-箱型组合墩分叉点位置对最大悬臂状态稳定性的影响较大,建议结合桥型与桥位特点合理拟定主墩尺寸。

高墩大跨连续刚构桥稳定分析

针对高墩大跨连续刚构桥稳定性问题,结合工程实例,分析了主桥在裸墩、最大悬臂、成桥阶段3种不同状态下结构的稳定性。结果表明:各阶段稳定性主要由其自重荷载控制;裸墩及成桥状态不控制设计,风荷载对结构稳定影响甚微,汽车荷载对成桥阶段结构稳定有一定影响,不可忽略;最大悬臂状态是结构稳定分析的控制阶段,在设计和施工阶段应引起足够重视。

基于IDA的高墩大跨桥梁抗震性能评估

高墩桥梁的地震响应与传统的中低墩桥梁有很大差别,我国现行桥梁抗震规范对此没有规定。为了合理评估高墩大跨桥梁的抗震性能,以一座连续刚构桥为研究对象,采用OpenSees建立弹塑性有限元动力分析模型,从PEER地震数据库中选取了15条地震记录进行增量动力分析(Incre-mental dynamic analysis,IDA),利用Ramberg-Osgood函数对控制参数进行统计,从而得到了结构概率分位值为10%、50%和90%的IDA曲线,结合定义的损伤状态对结构的抗震性能进行了评估;根据墩身最大曲率分布得到了塑性区域长度,提出了根据最大曲率分布估算墩顶目标位移的方法。结果表明:利用R-O函数统计得到的IDA概率分位曲线能很好地体现桥梁抗震性能,并能给出满足相应性能水准的可靠等级。在强震作用下,高墩结构塑性区域长度与各国规范计算结果吻合,按墩身最大曲率分布估算墩顶位移与IDA分析结果吻合较好,弥补了规范的不足。

山区高墩大跨连续刚构桥施工阶段稳定性影响参数分析

以某连续刚构桥为工程背景,利用大型通用有限元软件ANSYS建立数值模型,研究结构初始缺陷、荷载因素和结构设计参数对山区高墩大跨连续刚构桥施工阶段稳定性的影响程度,得出不同参数对高墩大跨连续刚构桥施工过程稳定性影响的规律及原因。结果表明:结构初始几何缺陷、初始材料缺陷、风荷载、温度荷载、施工不平衡荷载和结构材料强度对结构施工阶段的稳定性影响较大,应采取适当的控制措施,保证结构在施工阶段的稳定性和安全性。

高墩大跨连续刚构桥抗震设计参数优化

对影响高墩大跨连续刚构桥抗震能力的设计参数进行了分析,对白沙河特大桥不同墩厚模型进行了设计地震下的反应谱分析和时程分析,根据不同墩厚情况下的墩底应力变化趋势图得出了该桥的合理墩身厚度。对采用此优化厚度的结构进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程反应分析,结果表明:该桥具有良好的抗震性能。建议在设计高墩大跨连续刚构桥时对墩厚进行优化。

基于实际场地和碰撞双重效应的高墩大跨连续刚构桥易损性分析

为了研究实际场地和碰撞双重效应对高墩大跨连续刚构桥易损性的影响,以某高墩大跨连续刚构桥为研究对象,基于OpenSees软件建立不同伸缩缝宽度取值对应的有限元模型,并将基岩地震波按桥位处实际土层特性转化为地表地震波,进行增量动力非线性分析(多点激励),同时与未考虑实际土层过滤影响(一致激励)的结构响应进行对比分析.研究表明:随伸缩缝宽度的增大,碰撞效应使2#墩(次高墩)在一致激励作用下的损伤概率逐渐大于多点激励情况,最大差值为0.28;碰撞效应使3#墩(最高墩)损伤概率降低,且一致激励低估了3#墩各损伤阶段的损伤概率,最大低估量为0.35;随基岩地震波加速度峰值的增加,一致激励作用下2#墩的位移延性系数概率需求值逐渐大于多点激励时的需求值,而多点激励作用下3#墩的位移延性系数概率需求值均大于一致激励情况.实际场地和碰撞效应对大跨度连续刚构桥的高墩和低墩易损性影响不同,需在抗震设计中综合考虑.

高墩大跨连续刚构桥施工期安全评价

针对高墩大跨连续刚构桥施工期结构概率失效的特性,提出了基于失效概率的安全评价方法。以徐水沟特大桥为工程背景,通过风险评定识别出施工最不利阶段——最大双悬臂时的主要风险因素即:节段特性模量的不确定性、梁体自重的不确定性以及预应力损失的不确定性。采用大型通用有限元程序ANSYS及蒙特卡洛法,计算徐水沟特大桥在最大悬臂时的失效概率,并确定施工期的目标可靠度。依据高墩大跨连续刚构桥施工期结构概率失效的评价结果,提出相应的风险控制措施。

高墩大跨连续刚构桥梁地震易损性分析

基于增量动力分析方法,通过非线性地震反应分析,得到整体结构的破坏特征和易损位置,分析适用于高墩大跨连续刚构桥的损伤指标。对高墩大跨连续刚构桥进行整体结构的地震易损性分析时,采用应变作为墩柱损伤指标,位移作为支座损伤指标,绘制了基于整体性能的全桥易损性曲线。

能量法分析高墩大跨连续刚构桥稳定性

以稳定性理论为基础,用能量法推导了线弹性情况下高墩大跨连续刚构桥的高墩自体稳定性、悬浇施工稳定性和全桥稳定性的稳定系数的理论计算公式.与软件计算结果相比,二者吻合较好.

高墩大跨桥梁桥墩升温对桥上无缝线路的影响研究

高墩大跨桥梁桥墩整体在太阳辐射下升温,会使桥墩顶部产生竖向位移。对桥墩升温产生竖向位移对无缝线路的影响这一问题,使用有限元软件建立线-桥-墩一体化模型,分析高墩升温条件下桥上无缝线路的受力及变形。计算结果表明:桥墩的升温对桥墩受力影响较小,桥墩温度变化引起的线路竖向不平顺主要是长波不平顺。建议高墩大跨桥梁不考虑桥墩整体温度变化对线路受力的影响,但要对桥墩变形引起的竖向不平顺进行检算,以满足规范对桥上无缝线路验收的需要。

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。