Seismic analysis of long-span continuous rigid frame bridges in cold regions:a case study of Bridge 1 in north of international tourism resort in Changbai Mountain

It is helpful to improve the seismic design theory of long-span continuous bridges for studying the seismic performance of each cantilever construction state.Taking the Bridge 1 in the north of Changbai-Mountain international tourism resort as an example,the authors studied it in shutdown phase and the cantilever construction process,established the simulation model by using Midas / civil,and analyzed time-history of each construction stage for the bridge.The study shows that long-span bridge cantilever construction in northeastern China can be divided into two-year tasks for construction(suspending in winter).It is needed to think about seismic stability of the cantilever position in shut-down phase of winter.The effect of longitudinal vibration is the most disadvantageous influence to bridge,and its calculation results can provide reference for seismic design of similar bridges in the future.

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。

高速铁路跨度250 m级连续刚构桥长波不平顺控制研究

连续刚构桥随着跨度增加,其收缩徐变、温度等引起的桥面变形随之增加,导致轨道长波不平顺加剧,进而可能对列车走行性产生不利影响。以一座试设计主跨250 m高速铁路连续刚构桥为研究对象,建立有限元模型,依据规范检算桥梁的强度和刚度,同时计算由于混凝土收缩徐变、温度效应等引起的桥面附加变形。采用“车-线-桥”动力仿真软件分析由于桥面附加变形导致的轨道长波不平顺对列车动力响应的影响。选用中点弦测法作为评价指标,通过相关性分析选出最优弦测长度,最后计算出最优弦长下连续刚构的桥面变形和等效不平顺限值。研究结果表明:横、竖向桥面附加变形均出现在桥梁的跨中截面;当附加变形增加到1.9倍,列车以速度350 km/h通过连续刚构时,车辆的竖向加速度首先达到限值1.3 m/s^(2);采用弦长为60 m的中点弦测法与车辆响应匹配性最好,适用于评价连续刚构的长波不平顺;连续刚构的桥面附加变形和等效不平顺60 m弦中点弦测值分别为7.2 mm和14.5 mm,对应限值建议分别为7 mm和14 mm。

分次浇筑混凝土对超大型0号块托架力学性能的影响

为研究分次浇筑混凝土厚度对超大型0号块托架受力情况的影响,以某在建大跨度连续刚构桥主梁0号块施工为依托,利用Midas Civil有限元软件建立了考虑分次浇筑混凝土参与受力的超大型0号块托架的三维模型,并在不同荷载组合下对其进行了受力分析,评估其在不同工况下的受力状态和安全性能。结果表明,理论计算确定的分次浇筑厚度7.0和14.2 m满足实际施工需要;分次浇筑混凝土参与受力的超大型0号块托架结构,其各杆件的承载能力、变形及整体稳定性均满足现场施工及施工规范要求,保证了0号块混凝土的施工质量,节约了托架材料用量。同时也为类似的0号块托架设计提供理论参考。

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。

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。

超大跨度无砟轨道混凝土连续刚构铁路桥梁部施工及变形控制技术研究

结合106 m+198 m+106 m连续刚构桥,介绍了0#节段的主要施工流程和施工方法,以及悬臂挂篮施工技术,在施工中采取数字化的线性监控和严格的施工控制措施,保证连续梁施工尽量符合梁部高性能混凝土的徐变值,使后期梁部及混凝土变形尽量接近设计值。

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。

基于层析成像的服役刚构桥接缝混凝土无损检测方法

大跨度连续刚构桥接缝工作状态会显著影响桥梁的纵向刚度分布,从而改变结构受力。目前,接缝部位混凝土尚缺少针对性的无损检测手段。为探明实际结构中接缝混凝土缺陷状况,基于走时分析的图像重建原理,建立了离散慢度模型,并使用代数重建算法(ART)求解,重建接缝内部缺陷图像,提出了针对接缝混凝土的超声无损检测方法。结合在役大跨度连续刚构桥上部结构拆除工程,针对实际工程场景设计了6层超声传感器布设方案,建立了6×8路径信息矩阵,通过ART算法求解,对接缝质量状况进行了无损检测,并与有损取芯结果进行了对比分析。实桥检测试验表明:提出的基于图像重建原理的大跨度连续刚构桥接缝质量超声检测方法具有较高准确性。结合桥梁上部结构拆除工程,在对桥梁接缝的49处有损取芯检测基础上,初步建立了基于声时值的接缝混凝土内部缺陷评价标准。

近场旋转地震波对多跨高墩连续刚构桥地震易损性的影响

为研究近场旋转地震波对多跨高墩连续刚构桥易损性的影响,以某五跨高墩连续刚构桥工程实例为研究对象,首先基于改进云图法,从太平洋地震工程研究中心强震数据库中选取100条近场平动地震波,并采用频域法合成旋转地震波;然后,选取桥梁设计参数随机变量,采用拉丁超立方法抽取100个样本点并随机组合后,采用OpenSees建立100个全桥有限元模型,开展近场平动地震波和近场平动+旋转地震波作用下的动力非线性分析,获得高墩关键截面曲率响应最大值;最后以截面曲率临界值为损伤指标,研究适用于近场平动+旋转地震波作用下易损性分析的地震强度指标,并开展地震易损性分析。研究结果表明:地震动强度指标PGD和Sd max最适用于近场平动+旋转地震波作用下多跨高墩连续刚构桥易损性分析;近场旋转地震波显著增大了多跨高墩连续刚构桥的损伤概率,忽略旋转地震波的影响将严重低估多跨高墩连续刚构桥的损伤概率,并且采用截面曲率作为损伤指标无法较好地反映扭转分量地震波引起的损伤。该项目研究成果对更为全面了解多跨高墩连续刚构桥桥梁的抗震性能、完善桥梁抗震设计及加固理论具有重要意义。

沪昆高速铁路克地坝陵河特大桥设计优化

沪昆高速铁路跨越坝陵河大峡谷处拟设克地坝陵河特大桥,大桥设计中遭遇了桥址处复杂不良地质、桥位选择难度大、桥梁设计控制因素多、梁体和基础设计施工难度大等难题。经多方案比选,选取了较为合理的克地桥位方案,桥式方案采用大跨度预应力混凝土连续刚构。大跨度刚构具有经济合理、养护维修方便、养护工作量少、成本低等优点,在山区跨越深沟大壑或河流中被广泛采用。克地坝陵河特大桥结构构造合理,墩、梁线条简洁明快,与两岸陡峭地形相契合,充分发挥了连续刚构的结构优点。本文研究成果可为高速铁路大跨度刚构和高墩桥梁设计提供参考。

连续刚构桥超高墩非线性稳定性影响研究

目前,对于连续刚构桥超高墩稳定性的研究多偏于理论,论文以实际工程为例,对比采用线性与非线性分析方法的影响差异,分析不同墩高和墩形对超高墩稳定性的影响。结果表明,几何非线性在超高墩的挠曲变形中所占比例较大,材料非线性次之;墩高超过125m后超高墩效应趋势明显增大;应根据稳定性和抗推刚度大小的范围选取适宜的墩形。

大跨度连续刚构桥菱形挂篮结构的数值模拟与试验分析

为研究大跨度连续刚构桥悬臂施工采用的菱形挂篮结构受力变形情况,以某高速公路(86+160+86)m大跨度连续刚构桥为研究对象,采用Midas Civil数值模拟软件建立菱形挂篮结构模型,并对挂篮进行预压及承载力试验。结果表明:菱形挂篮结构在最不利荷载组合工况下最大应力值小于215 MPa、最大位移变形量为24.5 mm,挂篮强度、刚度均符合要求;菱形挂篮预压及承载力试验得到的挂篮结构有效弹性变形试验值为23.5 mm,小于数值模拟变形值24.5 mm,挂篮结构具有安全性,满足施工要求;桥梁其它悬浇梁段的挂篮施工变形值能够由挂篮试验变形曲线拟合的线性回归方程加以预测。

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。

波形钢腹板箱梁高墩连续刚构桥抗震性能研究

为了解波形钢腹板箱梁高墩连续刚构桥的抗震性能,以某最大墩高85.14 m的波形钢腹板箱梁三跨连续刚构桥为背景进行有限元分析。采用Abaqus软件建立该桥有限元模型,基于反应谱法分析其在E1和E2地震各向(横桥向、顺桥向、竖向)作用下的桥梁结构受力及变形性能,并与等效预应力混凝土箱梁连续刚构桥模型的计算结果进行对比。结果表明:波形钢腹板箱梁连续刚构桥与等效预应力混凝土箱梁连续刚构桥的主梁沿地震输入方向上的位移大于其它2个方向的位移,相较于等效预应力混凝土箱梁桥,波形钢腹板箱梁桥的抗震性能更优,但其边跨底板正应力更大,需要重点关注。

大跨连续刚构桥施工安全管理技术研究

以大跨连续刚构桥为工程背景,详细介绍了连续刚构桥悬臂施工流程,针对大跨连续刚构桥施工复杂,施工难度大,施工技术要求高等特点,保证桥梁施工安全,进而对桥梁施工安全技术管理进行研究分析。主要从施工安全管理及施工安全技术两方面详细介绍连续刚构桥在施工过程中需要注意的安全生产问题,通过现场的施工安全管理以及施工安全技术的把控,两者相辅相成,确保了大桥连续刚构桥施工安全,为以后山区大跨连续刚构桥的施工安全提供实践参考。

大幅宽连续刚构桥悬臂浇筑法施工工艺

迎宾大道第十五联连续刚构桥设计为两个“T”构,整联悬臂浇筑14个梁段,最大悬浇梁段的重量达276.5 t。通过挂篮选型设计、优化挂篮结构自重、控制挂篮工作系数,保证了挂篮抗倾覆稳定系数满足相关规范要求。施工过程中,测量人员与监控人员相互配合,掌握现场实际数据并将其及时反馈至监测监控单位建立有效的计算模型,确定节段的立模标高,控制箱梁线型及内力作用与设计要求相符,从而保障了大幅宽桥梁悬臂浇筑的顺利实施。阐述了所采用的大幅宽连续刚构桥悬臂浇筑法施工工艺。