高铁大跨双肢墩连续刚构桥减震系梁地震易损性分析

为了解地震作用下减震系梁对高铁大跨双肢墩连续刚构桥的减震效果,以某主跨180 m的山区高铁双肢墩连续刚构桥为背景,分别建立采用钢筋混凝土(RC)系梁、2种新型减震系梁(可屈服钢系梁与斜交筒式黏弹性阻尼器系梁)方案的全桥有限元模型,对比分析不同系梁方案下的结构损伤、桥面平顺性指标等。结果表明:2种新型减震系梁均不会在地震作用下出现负刚度,新型减震系梁方案较RC系梁方案能有效降低系梁和主墩的结构损伤概率,主墩最大压应变降低83.3%;但减震系梁对震后桥面平顺性指标无明显改善,需采用更具针对性的技术措施。

基于荷载试验的预应力混凝土刚构桥承载能力评估

为了检测高墩大跨宽体箱梁刚构桥的桥梁承载能力及其动力特性,了解桥梁的健康状况,分析是否能满足设计及使用的要求。以凤凰特大桥为工程背景,建立有限元分析模型,通过静载试验和动载试验的结果与计算模型理论值进行对比和分析。在静载试验下,该桥的挠度校验系数为0.710~0.884,应变测点校验系数为0.603~0.800,相对残余应变和相对残余变位均小于20%。动载试验下桥梁左右两幅自振振动频率最小值为4.103 Hz,实测桥跨最大冲击系数为0.039。凤凰特大桥主桥左幅、右幅静载试验结论表明桥跨在正常使用状态下的承载能力能够满足公路-Ⅰ级汽车荷载的使用要求,动载试验结果表明,受检桥跨的实测自振特性及动力响应满足设计要求。

高墩大跨连续刚构桥施工全过程稳定性分析

本文以三门峡国道209上跨陇海铁路立交桥为研究对象,采用MIDAS/Civil建立裸墩、最大双悬臂和成桥合龙3种状态下的有限元模型,对主墩进行线性屈曲分析和几何非线性屈曲分析,计算出稳定性系数,探讨不同荷载工况下稳定性的影响因素。通过调整桥墩主要设计参数,对主墩进行稳定性影响参数的敏感性分析。结果表明:全桥施工及成桥状态下,墩顶施工荷载、挂篮荷载、温度效应和车道荷载对主墩的稳定性影响较大;在稳定性影响参数敏感性分析中,随壁厚和混凝土强度等级的提高,稳定性系数逐渐增大;墩高的增加会使稳定性系数逐渐降低,但降低速率会逐渐减缓;系梁数量和位置均会对稳定性产生显著影响;随主墩高差的减小,稳定性系数逐渐降低,桥梁结构荷载重分配,墩顶主梁弯矩逐渐降低。

高烈度区高墩连续刚构桥抗震性能研究

以高烈度近场震区铁路桥为依托,采用Midascivil软件建立了不同墩高的桥梁结构力学模型,针对多遇地震及罕遇地震2种地震工况进行数值模拟,以桥墩高度为主要参数,以模型自振频率、桥墩墩顶、墩底位移及内力变化、阻尼器作用效果等方面对其抗震性能进行评价。研究结果表明:墩高增加时,桥梁整体的振型周期增大,对于多遇地震和罕遇地震无阻尼情况下墩底的弯矩纵横向弯矩变化幅度不大,而轴力增加明显;随着墩高增加,阻尼器对于桥墩墩顶墩底的弯矩减小比例较大,减震效果比较好。

金阳河特大桥超高桥墩设计关键技术

金阳河特大桥主桥为(106+2×200+115+40)m连续刚构桥,位于高山峡谷地带,桥址处50年超越概率10%地震烈度7.7度,5~7号主墩分别高113、196、182 m。针对横桥向抗震响应突出且墩高差异大的特点,主墩采用钢管混凝土组合墩,对墩高较大的6号、7号主墩横桥向双侧放坡,各主墩顺桥向尺寸保持恒定以方便施工,梁端设置粘滞阻尼器以实现顺桥向耗能减震;各主墩刚度经匹配设计,控制截面的地震响应达到合理比例。主墩为外包混凝土的四肢钢管混凝土柱及柱间腹板形成的箱形构造,竖向每间隔12 m设置1道钢筋混凝土横隔板;墩梁固结采用钢管混凝土柱置于主梁0号块腹板外侧的连接构造,钢管混凝土柱与承台连接采用承压板+PBL剪力键的构造。大桥整体结构计算结果表明:持久状况和E2地震作用下,钢管混凝土组合墩满足承载能力极限状态要求,主墩墩顶水平位移小于规范规定的变形容许值。主墩施工先安装钢管骨架,再采用液压爬模工艺施工钢管外包层和柱间腹板,研发了多点同步重型提升系统代替大型塔吊,以降低高空作业安全风险,节省施工费用。

大跨高墩连续刚构桥0、1号块同步施工安全技术措施研究

针对当前高墩大跨连续刚构桥0号块与1号块分段悬臂施工效率低,存在安全风险大,有诸多安全隐患的问题,论文提出一种利用“三角托架+预埋钢牛腿”形式的托架进行施工,介绍该施工方式的施工流程,并针对施工过程中存在的安全隐患提出相应的安全技术措施,包括建立安全组织机构和安全制度、重视施工用电及施工设备使用安全、重视高空作业安全等,最终实现两个号块的同步施工。

山区高墩大跨连续刚构桥稳定性影响因素研究

本文选用四川省某高墩大跨度连续刚构桥为例,通过有限元分析软件研究了该桥在最高墩阶段、最大悬臂阶段和成桥阶段各组合工况下的结构稳定性,对比分析了桩土作用、混凝土强度、墩高、壁厚等参数对桥梁结构稳定安全系数的影响。研究表明:在最大悬臂阶段一侧挂篮坠落时结构稳定性最差;风荷载和温度荷载对结构稳定性影响较小,桩土作用对结构稳定性影响较大;随着桥墩混凝土强度的提高,结构稳定安全系数越大,但提升幅度不断减小。研究结论对于山区高墩大跨连续刚构桥的稳定性分析提供了有益参考。

大跨度连续刚构桥双柱墩系梁抗震影响因素分析

为研究大跨度连续刚构桥双柱墩的抗震性能和墩身系梁对桥梁抗震的影响,以青龙涧特大桥上跨陇海铁路立交涉铁工程大跨度连续刚构桥为背景,采用MIDAS有限元软件分别建立不同形式全桥有限元分析模型,进行E1、E2地震作用下的反应谱分析、时程分析和E2地震作用下桥墩延性抗震分析。结果表明:在E1地震作用下桥梁均未进入延性,各模型全桥完全处于弹性阶段,桥梁特征部位响应满足抗震需求,在E2地震作用下,墩底出现塑性铰区域,墩顶位移能力满足需求。对于长细比较大的桥墩,横系梁的设置会增大桥墩横向刚度并改善墩柱自身的弯矩分布,对桥梁抗震有利。在桥梁进入延性抗震阶段时,增设横系梁会减少墩顶位移,在满足延性抗震需求的情况下对桥梁稳定性有利。

大跨度矮墩连续刚构桥施工监控技术研究

本文以某大跨度连续刚构桥的实际施工为例,介绍了施工监控原则和方法,运用MidasCivil建立了施工全过程的仿真计算模型,分析了悬臂施工在各工况下结构的线形和内力,对比分析了现场实测值和理论计算值。结果表明:悬臂施工的现场实测值和理论计算值的变化趋势一致;桥梁线形平顺,结构内力可控,各项指标均满足JTG/T3650-01—2022《公路桥梁施工监控技术规程》和设计要求,实现了对主梁线形、主梁轴线偏位、主梁应力等多元目标的合理控制,施工监控效果良好。

大跨度异形曲线连续刚构桥的设计研究

以贵州贵御温泉大桥为例,针对连续刚构桥异形曲线的特点,介绍(80+145+80)m大跨度异形曲线连续刚构桥的总体设计,提出通过调整腹板及底板厚度来控制平衡重的设计方法,进行合理的构造和配束设计。建立3D模型,进行静力、屈曲稳定及动力特性分析。研究表明,桥梁的弯扭耦合效应较小,变形和应力均处于合理范围;屈曲稳定性较好,变宽段的稳定性比等宽段稍差;动力特性以纵飘和横弯为主。桥梁设计合理,满足规范要求,可为同类桥梁设计提供参考。

高铁高墩大跨度连续刚构固结体系设计方案

为确定高铁高墩大跨度连续刚构合理的固结体系,以沈白高铁头道松花江特大桥主桥(75+136+136+75)m连续刚构为研究对象,采用MIDAS/Civil建立全桥空间有限元模型,研究分析单固结体系、两固结体系和三固结体系下结构内力、刚度、徐变、轨道平顺性、经济性。结果表明:主梁、主墩内力方面,三固结体系内力最大,单固结体系内力最小,两固结体系介于两者之间;刚度方面,三固结体系整体刚度最大,单固结体系整体刚度最小,两固结体系介于两者之间;徐变方面,满足徐变要求时结构所需梁高从小到大依次为单固结体系<两固结体系<三固结体系;轨道平顺性方面,采用中点弦测法、矢距差法检算时,三种体系均满足规范要求。采用竖曲线半径法检算时,结构所需梁高从小到大依次为单固结体系<两固结体系<三固结体系;经济性方面,两固结体系经济性优于单固结体系。

强震区高墩大跨连续刚构桥轻量化设计与减震研究

为保证强震区高墩大跨连续刚构桥抗震充分安全,提出了使用轻质材料及波纹钢腹板减重的轻量化设计和在双肢薄壁墩间设置阻尼耗能装置的两种方案。采用Midas Civil建立某双肢薄壁墩大跨连续刚构桥有限元模型,选取3条人工地震波及3条常用地震波对其进行动力时程分析。同时综合对比了双肢薄壁墩顺桥向设置RC系梁、防屈曲支撑(BRB)和转动铅耗能阻尼器对其减震性能的影响。结果表明:采用波纹钢腹板箱梁和轻骨料混凝土进行轻量化设计能明显提升桥梁的抗震性能,墩顶及墩底弯矩最大降低约20%,减重设计可作为提高桥梁抗震性能的有效途径。相比于传统RC系梁,设置BRB(斜撑)和转动铅耗能阻尼器能显著降低地震作用下桥墩的受力,墩顶位移和墩底弯矩最大分别降低约15%和30%,且BRB和转动铅耗能阻尼器耗能良好。轻量化设计和减震控制可作为高墩大跨连续刚构抗震性能提升的有效措施。

山区薄壁高墩大跨连续刚构桥施工过程中稳定性研究

连续刚构桥是重丘山岭的复杂地带使用最为广泛的结构形式之一,其施工阶段的结构稳定性及安全性不容忽视。以墩高为138m连续刚构桥作为研究对象,利用桥梁专用软件MidasCivil建立该桥的空间有限元模型,模拟计算该桥薄壁墩最高裸墩、最大悬臂阶段和成桥3种状态的稳定性,对理论公式与有限元模型计算结果进行对比分析。结果表明,每个施工阶段在各工况下的稳定性满足要求,最大悬臂状态为最不利工况,其风荷载及温度荷载对桥墩稳定性影响不大,结构自重对最高裸墩稳定性影响较大,在成桥状态下整体升降温对桥梁结构稳定性影响较小;通过局部单元建立平衡方程进行理论推导,并与有限元分析的结果进行对比分析,其结果较吻合。

洛河特大桥主桥关键施工技术研究

以洛河特大桥建设项目为依托,对高墩大跨连续刚构桥的关键施工技术开展系统研究。在项目建设中,运用了大体积混凝土温控、空心墩快速封顶、高墩边跨现浇段不配重等施工技术,相关技术成果可为同类高墩大跨连续刚构桥的施工提供借鉴。

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。

高墩大跨度连续刚构桥结构设计——以桑龙高速公路为例

预应力混凝土连续刚构桥采用墩梁固结、梁体连续的结构形式,具有很强的顺桥向抗弯刚度以及横向抗扭刚度,能够满足大跨度桥梁的受力需求,在山区高墩情况下有很大的应用优势。文章以桑龙高速公路李家沟大桥为例,以有限元软件建立结构模型,分析高墩大跨度连续刚构桥结构特点及受力特征,系统介绍了高墩大跨连续刚构桥的总体设计及结构计算要点,可为同类型桥梁设计提供参考。

高墩大跨度刚构桥上部结构施工关键技术应用

我国西部受地形地貌影响,多采取高墩大跨度刚构桥建设方法,却由于向薄壁、大跨、高墩方向发展,结构刚度下降、柔度增大,上部结构需采取悬臂施工法,提高工程质量。为此,本文以高墩大跨度刚构桥特点为切入点,结合某桥梁工程案例,分析其地形地貌、水文地质、工程特点,以此为基础,提出上部结构施工关键技术应用措施,从而为相关工作者提供参考。

大跨度曲线UHPC连续刚构箱梁桥的设计研究与实践

以上海市松江区外下洋路油墩港桥为研究对象,研究基于UHPC的大跨度曲线连续刚构桥的总体设计和构造设计;结合体内及体外预应力布置方式,研究节段箱梁及下部桥墩的装配化施工方案。分别建立空间梁单元模型和整梁空间实体单元模型进行计算分析,并对计算结果进行对比分析。分析结果表明空间实体单元模型的应力分布与空间梁单元相比趋于均匀,采用空间梁单元模型的计算结果进行分析验证偏于安全,结构受力完全满足要求。该工程首次提出采用钢结构横隔板代替传统混凝土横隔板,钢结构横隔板构造简单,便于节段箱梁的预制施工。从空间实体单元模型计算结果来看,钢横隔板与UHPC横隔板的作用效果基本一致,满足结构整体受力性能的需求。

减隔震支座对高墩大跨连续刚构桥减震效果分析

为更好地降低高墩大跨连续刚构桥在强震作用下的地震响应,提高其抗震性能,以某(120+220+120)m高墩大跨连续刚构桥为工程背景,首先简述了两种常用桥梁减隔震支座(铅芯橡胶支座(LRB)和环向钢丝绳组合阻尼支座(GSQZ))构造及力学性能,然后采用非线性时程分析法研究不同减隔震支座对高墩大跨连续刚构桥抗震性能的影响。研究结果表明:两种减隔震支座对梁端及主墩处减震效果较明显,对跨中部位减震效果较弱,安装减震支座会对主墩横桥向内力减震更佳,对主墩纵向内力减震效果有限;LRB方案的减震效果相对优于GSQZ方案,但是两者在刚构桥中的减震率均不高,实际设计中应结合阻尼器使用。

中小跨径Y型墩连续刚构桥配束设计研究

配束设计是中小跨径Y型墩连续刚构桥设计的关键工作。墩梁固结的桥墩参与分配主梁内力,配束设计时必须一同考虑主梁、桥墩及基础。采用桥梁博士和Midas Civil软件辅助配束设计,按估算钢束、布置钢束和验算钢束的步骤进行配束设计。研究表明,支架现浇施工的中小跨径Y型墩连续刚构桥可采用通长配束方案;结合钢束估算数量变化规律,依次配置支点梁端、过渡梁段、跨中截面的钢束,通过支点控制截面将合成各个梁段,能有效简化配束设计。