特重车辆荷载作用下独柱墩连续箱梁弯桥抗侧倾和抗滑移分析与加固构造

在分析特重车辆作用下独柱墩连续箱梁弯桥倾覆倒塌事故的基础上,提出导致连续箱梁桥发生倾覆的重要原因是主梁在特重载偏心作用下产生侧倾与滑移的共同作用.以湖北省鄂州市发生倾覆落梁事故的三跨连续箱梁弯桥为工程背景,开展抗侧倾和抗滑移理论计算和有限元分析,提出桥梁整体化的抗滑移加固构造.结果表明,该桥梁具有较高的抗侧倾能力,但抗滑移能力明显不足,特重载偏心作用下产生的切向力显著大于支座的最大抗力,主梁极易发生滑移而倾覆.单纯增大桥梁抗侧倾能力的加固方法对提高主梁的抗倾覆效果不佳,应同时增加桥梁的抗滑移能力.该桥梁采用整体化抗滑移加固构造后,具有较强的抗滑移和抗侧倾能力,在特重载偏心作用下主梁不会发生倾覆破坏.

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。

桩柱式桥墩-桩基连接的抗震性能分析

为了深入揭示桩柱式桥墩-桩基连接区域的传力机理和破坏模式,对现有的试验结果进行了精细化的有限元模拟,分析连接区域的传力机理和破坏过程,并利用校验后的有限元模型进行参数分析,探讨剪跨比、承插深度、桩墩直径比、桩基配箍率对连接区域抗震性能的影响。结果表明:提出的有限元模拟方法能够较为准确地模拟桩柱式墩-桩基连接区域的力学行为;连接区域的破坏模式表现为桥墩承插段对桩基杯口顶部的水平推力导致的桩基箍筋屈服;增大剪跨比、桩墩直径比、承插深度、桩基配箍率均能提高连接区域的承载力。

钢管混凝土柱-软钢板组合高墩受压性能试验

为改善传统钢筋混凝土高墩桥梁的抗震性能,基于能力设计原理和结构抗震韧性设计理念,本文提出一种可更换部件的四肢钢管混凝土柱-软钢板组合箱形截面高墩。本文设计制作了1/10比例的缩尺试件,通过轴心和偏心受压试验,研究荷载偏心率、软钢板厚度等对新型组合高墩受压性能的影响。试验结果表明:新型组合高墩试件在轴压作用下,四肢钢管混凝土柱基本整体协调变形;当加载至试件破坏时,四肢钢管及软钢板均早已受压屈服,钢管套箍作用充分发挥;破坏形态呈整体弯曲失稳。在受偏心压力作用且偏心率不超过0.405时,四肢钢管混凝土柱全截面受压,组合截面纵向应变分布在弹性阶段基本满足“平截面假定”,在弹塑性阶段近似满足“拟平截面假定”;当加载至试件破坏时,破坏形态亦呈整体弯曲失稳。此外,钢系梁受力较小,仅起构造作用;而增大软钢板厚度,可有效提高新型组合高墩的截面抗弯刚度和正截面受压承载力,降低其侧向挠度;故在计算新型组合高墩的受压承载力时,应充分考虑软钢板的“结构元件”作用。

基于墩柱增设的独柱墩曲线箱梁桥抗倾覆研究

近年来,独柱墩曲线箱梁桥整体侧翻倾覆事故时有发生,开展抗倾覆分析及加固对策的研究具有重要的工程价值。以某匝道桥为工程背景,考虑其抗倾覆稳定性,使用支座失效法并结合有限元分析软件Midas/Civil建立柔性梁格有限元模型,对独柱墩曲线箱梁桥加固前后的抗倾覆稳定性和动力特性进行了对比分析。研究结果表明:加固前该桥曲线箱梁的一阶振型为扭转振动,在4号墩处,易发生扭转,可能导致支座脱空,此时该桥抗倾覆稳定系数最小为1.97,不满足规范中抗倾覆稳定系数不小于2.50的要求。采用墩柱增设法对4号墩进行加固后,该桥曲线箱梁的一阶振型为纵向弯曲振动,抗倾覆稳定系数最小为4.31,抗倾覆能力得到显著提升。通过现场抗倾覆稳定性静载试验,对加固效果进行了实桥验证,效果较好。

桥梁钢盖梁与混凝土墩柱连接位置的优化设计与分析

在公路绿色化建设和工业化建造的发展浪潮下,对桥梁下部结构进行标准化设计和装配式施工越来越引起重视。为解决传统的钢筋混凝土盖梁装配吊装重量大、超宽桥梁悬臂长、盖梁下部有通行需求等问题,钢盖梁应运而生。目前我国关于钢盖梁与混凝土墩柱连接的关键技术以及钢混结合段分布位置的研究还不完善,工程经验尚有欠缺。基于此,结合公路钢盖梁的设计建造经验,建立有限元模型,明确钢盖梁与混凝土墩柱的连接构造型式,并对钢盖梁与混凝土墩柱的钢混连接位置进行优化设计与分析,提出了钢盖梁与混凝土墩柱的标准化连接形式,为钢盖梁与混凝土墩柱的连接设计及发展提供参考。

基于整体节点理念的钢盖梁与混凝土墩柱连接结构优化设计

针对传统钢盖梁设置套筒外包混凝土墩柱方案墩梁连接位置刚度突变、应力集中及施工定位精度要求高的问题,基于梁柱整体节点理念,以门式框架墩为例,提出一种钢盖梁与钢套筒连接结构优化方案。该方案将连接位置处钢盖梁和钢套筒腹板设计为整体节点板,钢盖梁和钢套筒翼缘板加劲肋一一对应,并将现场接头设置在钢盖梁侧。以某公路工程匝道桥为背景,采用有限元软件分析其门式框架墩采用传统方案与优化方案的受力性能,并将优化方案应用于实桥。结果表明:该优化方案传力顺畅,结构应力集中程度较低,构造合理;该优化方案施工较为简单,容错性更好,具有良好的推广应用前景。

高速铁路桥梁墩柱新型塑料模具的优化设计及应用

针对高速铁路桥梁墩柱钢模具自身质量大、拼装和拆卸困难,以及户外易生锈等问题,本文设计制造了新型塑料桥梁墩柱模具。根据新型塑料模具的结构特征、受力规律和墩柱施工工艺,对新型塑料模具结构进行有限元分析,确定了模具主要材料、抱箍配置结构、组装工艺和新型塑料模具结构。结合钢模具的施工工艺和新型塑料模具结构特征,确定新型塑料模具现场拼装和拆卸方法、桥梁墩柱施工工艺和该模具的墩柱质量验收标准。仿真计算结果表明:新型塑料模具的模板、箍带和螺栓满足强度要求。现场应用结果表明:在保证桥梁墩柱施工质量的基础上,该模具自重小,能够降低拼装和拆卸难度、维护难度,提升了桥梁墩柱成品外观质量和桥梁墩柱施工效率。在降低桥梁墩柱施工难度和施工总成本的同时,实现了高铁建设施工节能降耗和绿色环保。

不中断交通下既有桥梁墩柱置换技术

广东中江高速公路扩建主线路基下穿四村立交C、E匝道桥,两匝道桥各有1个桥墩(C18号墩、E12号墩)位于下穿高速公路扩建的主线路基上,需对该2个桥墩进行置换,为下穿高速公路扩建主线路基提供建设空间。既有2个桥墩均为圆柱式双柱墩,且均为上部前、后两联连续箱梁的交接墩。考虑扩建路基空间需要及既有桥梁结构安全,在不中断交通的条件下,分别采用普通大跨径横梁和隐形横梁的门架墩置换原桥墩,并分析墩柱置换施工对匝道桥主梁受力的影响,结果表明墩柱置换后桥梁结构仍满足承载要求。置换施工时,先施工新建置换墩,待新建置换墩具备承载能力后,再切除既有桥墩,实现体系转换。为降低墩柱置换施工对桥梁运营的影响以及减少体系转换次数,C18号墩门架墩横梁包围既有桥墩立柱上部;E12号墩门架墩隐形横梁与上部主梁固结,并在伸缩缝两侧分别单独设置门架墩。

电磁感应法在桥梁墩柱钢筋保护层厚度检测中的应用

为提升钢筋保护层厚度检测结果准确性,依托某高速公路桥梁工程,展开了电磁感应法在桥梁墩柱钢筋保护层厚度检测中的应用研究。首先分析了电磁感应法的检测原理、检测流程,其次归纳总结了混凝土材料的电磁性质、钢筋的直径和分布情况等检测结果影响因素,最后进行了实体工程应用。应用结果表明:3-1墩柱钢筋保护层厚度合格率为100%。

独柱墩桥梁抗倾覆加固方法对比与应用分析

以上海某独柱墩加固项目为研究背景,探讨了独柱墩桥梁倾覆机理,对新增钢盖梁、抗拔销、新增立柱等独柱墩加固方法进行了对比分析,对既有独柱墩桥梁的加固提出加固意见。结果表明:钢盖梁、抗拔销、钢(混凝土)立柱等加固方法,均适用于独柱墩桥梁的加固;综合考虑经济性、施工、养护等因素,建议优先采用混凝土立柱加固的方法,对于墩高高于12m或处于水中的墩柱,建议采用钢盖梁加固;对于小半径独柱墩桥梁(拟合半径小于60m),中墩加固后,边墩支座仍有负反力(小于500kN)不满足抗倾覆要求,可以采用抗拔销作为辅助加固措施。

弯曲桥梁抗倾覆性能分析与加固设计

抗倾覆性能是曲线桥梁的一项重要安全性指标。对于某高速公路工程平面弯曲梁桥,通过空间有限元建模分析,计算了弯曲混凝土连续箱梁的抗倾覆稳定系数与支座反力,并进行了抗倾覆加固设计。由分析验算结果可知,钢板混凝土盖梁加固措施受力简明、施工方便,宜用于快捷加固独柱墩弯曲桥梁以增强其抗倾覆性能。

桥梁预制墩柱施工与安装技术研究

目前,高速公路和市政行业领域基本推行建筑工程装配化施工,桥梁的装配化施工逐渐趋向规模化,采用桥梁预制管桩、预制墩柱、预制盖梁和预制梁模块化拼接安装,而桥梁预制墩柱在施工过程中经常遇到安装拼接不牢固、注浆不饱满等质量问题。因此,要优化桥梁预制墩柱安装技术,提升桥梁预制墩柱安装质量,稳固桥梁预制墩柱,从而实现桥梁装配化安装的牢固性和使用的耐久性。

山区PC箱梁桥墩柱抗震性能加固研究

为提升山区梁桥墩柱抗震性能,文章依托一座双柱式高墩预应力混凝土连续箱梁桥(PC箱梁桥),利用Midas Civil有限元软件建立结构弹塑性分析模型和Pushover推倒分析模型,分析同联内不同墩高差与不同墩柱配筋率对结构抗震性能的影响,并提出相应的措施及建议。研究结果表明:同一联内墩高相差过大,将极大增加同一联内各墩柱地震动响应分布的不均匀性,矮墩将承受更大的剪力,可能发生剪切脆性破坏,不符合桥梁抗震延性设计要求;双柱式桥墩塑性铰区易出现在墩顶、墩底和系梁处,适当提高墩柱塑性铰区配筋率可以提升墩柱的抗力和延性。该工程墩柱配筋率取1.29%,墩高差取10m时结构抗震效果良好。

匝道桥梁多因素耦合作用下的墩柱水平裂缝成因及稳定性分析

分析了墩梁约束形式、环境温度、收缩徐变以及汽车制动力和离心力等因素对墩柱水平裂缝的影响机理,选取国内某匝道桥进行水平裂缝现场检测调查和考虑以上因素的有限元数值模拟,并在此基础上对墩柱稳定性进行分析,分析结果表明:多因素耦合荷载组合作用下,桥墩底部最大拉应力超过混凝土抗拉强度设计值,桥墩底部受拉侧出现水平裂缝,桥墩稳定性满足要求。

桥梁横向抗倾覆概念设计

相关技术规范对桥梁横向稳定明确了支座脱压和抗倾覆稳定系数的计算方法,但对失效支座反力的计算存在疑问,两者的工况是不同的。支座脱压计算属于正常使用范畴,应考虑所有可能出现的作用;抗倾覆稳定系数计算支座已脱空,间接作用在失效支座不产生反力,且其产生的反力是平衡力系,对桥梁不起倾覆和稳定的作用,因此不计间接作用。关于稳定和失稳力矩的计算公式,隐含倾覆轴,有效支座连线与倾覆侧桥边缘线形成的区域是抗倾覆概念设计的关键,可定性判断倾覆最不利车道和最不利支座。对于独柱墩桥梁抗倾覆的加固,主要有新增支座、改支座支承为墩梁固结、左右幅箱梁连接、增设横向限位和抗拉拔装置方案等,其中新增支座是最常用、最有效的方案。

独柱墩桥梁抗倾覆加固施工技术研究

针对独柱墩桥梁抗倾覆加固施工技术进行了系统的研究,依托实际工程,提出了三种加固方案:抗拔约束装置、墩柱增设钢盖梁与钢套筒以及墩柱增加。经工程技术经济对比,选取了加固方案二。而后,讨论了施工过程中的质量控制要点和加固中新技术的应用,如高性能材料、智能传感器、数字化建模等。研究成果可为类似工程提供借鉴。

支座的横向宽度对桥梁抗倾覆性能的影响研究

现有规范较少考虑支座的横向宽度,通常将支座视为铰接点来处理,这可能导致抗倾覆稳定系数计算结果偏小。通过对温岭市西环路三联连续弯梁桥进行Midas Civil建模分析,探究支座横向宽度对桥梁抗倾覆稳定性的影响。研究发现,独柱墩支座有限度的抗扭能力对梁桥抗倾覆稳定性有较大影响,支座的横向宽度越大,可抵抗的扭矩也就越大,对梁桥抗倾覆稳定性的提升就越大;今后,独柱墩梁桥设计和在役桥梁加固分析工作可以适当考虑独柱墩支座的横向宽度对梁桥抗倾覆的有利影响,从而节约造价。

Simulation research on the energy dissipation and shock absorption performance of a swing column device based on fuzzy control

Double-column bridge piers are prone to local damage during earthquakes,leading to the destruction of bridges.To improve the earthquake resistance of double-column bridge piers,a novel swing column device(SCD),consisting of a magnetorheological(MR)damper,a current controller,and a swing column,was designed for the present work.To verify the seismic energy dissipation ability of the SCD,a lumped mass model for a double-column bridge pier with the SCD was established according to the low-order modeling method proposed by Steo.Furthermore,the motion equation of the double-column bridge pier with the SCD was established based on the D′Alembert principle and solved with the use of computational programming.It was found that the displacement response of the double-column bridge pier was effectively controlled by the SCD.However,due to rough current selection and a time delay,there is a significant overshoot of the bridge acceleration using SCD.Hence,to solve the overshoot phenomenon,a current controller was designed based on fuzzy logic theory.It was found that the SCD design based on fuzzy control provided an ideal shock absorption effect,while reducing the displacement and acceleration of the bridge pier by 36.43%‒40.63%and 30.06%‒33.6%,respectively.

京港高铁鳊鱼洲长江大桥北汊航道桥设计

京港高铁鳊鱼洲长江大桥北汊航道桥设计为双主跨140 m独塔预应力混凝土曲线梁斜拉桥,4线铁路整幅布置,客运专线和客货共线分别采用无砟、有砟轨道。大桥采用塔墩梁固结体系;主梁采用单箱六室预应力混凝土曲线箱梁,梁高4 m,主跨全宽32.5 m,边跨主梁因不设斜拉索,梁宽缩减为28 m;桥塔采用双柱式钢筋混凝土结构,上、下塔柱间设置1道半圆拱形横梁,主梁通过横梁与桥塔固结,上塔柱设置横桥向预偏,以抵消索力引起的塔柱横桥向往主梁曲线内侧产生的位移;全桥共设32对斜拉索,按竖琴式双索面布置在主跨;斜拉索采用标准抗拉强度1770 MPa的锌铝合金镀层平行钢丝;基础采用钻孔灌注桩基础。桥塔采用爬模施工,主梁分区段采用牵索挂篮悬臂浇筑和支架现浇施工。该桥设计验算和成桥荷载试验结果均满足要求。