竖向地震动对斜交连续梁桥的影响研究

为充分了解竖向地震动对斜交连续梁桥的影响,以某3×30m斜交连续梁桥为背景,利用OpenSees软件建立考虑碰撞效应的计算模型,采用时程分析法对比研究了在两种地震动(水平双向地震动和三向地震动)输入工况下对桥梁支座、碰撞效应,以及桥面位移、桥面转角的影响。分析结果显示:考虑竖向地震动后,全桥支座的纵、横向剪切力均有增长,各支座竖向力的变化幅度均很明显,尤其以桥台处支座最为显著;桥台处支座更容易出现剪切、挤压破坏或脱空;由于竖向地震动作用,支座的临界剪切力增大,使其约束作用增强,导致桥面纵、横向位移减小,主梁与桥台、挡块之间的碰撞效应明显减弱,桥面的旋转程度呈现较大降低。

钢箱梁顶推施工中临时支架布置形式分析研究

研究以某跨高速公路桥梁工程为例,分析了临时支架布置形式对钢箱梁在顶推施工中的受力影响。基于数值模拟方法,建立了符合实际工程的钢箱梁顶推模型,提取不同工况下主梁和导梁的最大应力值及位移值,并分析其变化情况,研究结果以期为类似工程提供参考。

高铁钢箱梁跨中单临时支墩顶推施工关键技术

研究目的:顶推施工过程中,因新建线路小角度斜交既有线路,造成了跨越既有线路段临时支墩难以布置、主梁悬挑跨径大的问题,增加了施工难度,同时给施工的安全性提出了挑战。为解决该问题,本文依托于广汕高铁跨深汕西高速大桥的工程,通过Midas有限元模拟分析以及对实桥应力和位移的监测,研究了高铁钢箱梁跨中单临时支墩顶推施工关键技术。研究结论:(1)跨中无临时支墩顶推方案不满足施工要求;(2)跨中单临时支墩顶推方案顶推施工过程中主梁的应力、位移都处于安全状态,满足施工要求;(3)成桥后的线形、应力状态满足设计预期要求;(4)在路内不允许设置临时支墩的小角度斜交顶推施工中,跨中单临时支墩顶推方案可作为备选方案,本文涉及的施工及监测方法可为类似工程提供一定借鉴作用。

基于模态测试的斜交简支梁桥建造质量快速评估

以实际工程中的一座新建公路斜交宽简支梁桥为例,探究模态测试技术和模态刚度测试方法在新建桥梁工程验收评价中的应用。设计虚拟静载试验方案,选取参与计算的最少模态阶数;进行环境激励桥梁模态测试试验,识别桥梁前三阶实测模态参数,基于实测模态参数识别结构柔度矩阵,预测虚拟静载试验的实测模态挠度,对比桥梁的设计理论挠度,结合相关规范评估建造状况。结果表明:虚拟静载试验荷载作用下,仅采用前3阶模态参数即可准确预测简支梁桥的跨中模态挠度,中载和偏载工况下的误差均在5%以下;环境激励模态测试试验可以准确识别斜交宽简支梁前3阶模态参数,无需对桥梁施加额外激励措施;结合规范计算的桥梁跨中挠度校验系数在0.55~0.70之间,表明该简支梁桥建造状况良好;基于模态测试,可以准确评估简支梁桥建造质量,测试过程方便快捷,在实际工程中具有广阔的应用前景。

地震作用下斜交简支梁桥桥面旋转反应的参数分析

地震引起的斜交简支梁桥桥面面内旋转不仅增大了梁体的纵、横向位移,而且增加了梁体与边界碰撞的几率。为研究地震作用下斜交简支梁桥桥面的旋转反应,利用Open Sees地震仿真模拟平台,建立考虑梁体与桥台间纵向碰撞、梁体与挡块间横向碰撞效应的斜交简支梁桥简化动力计算模型,分析梁体与桥台间纵向碰撞刚度、伸缩缝间隙、梁体与挡块间碰撞刚度、初始间隙、挡块力学特性等对斜交简支梁桥桥面旋转的影响。结果表明:纵向碰撞刚度、伸缩缝间隙、梁体与挡块间初始间隙对斜交简支梁桥桥面转角的影响较大,而横向碰撞刚度对桥面转角的影响相对较小;梁两端锐角区设置纵向垫块对减小桥面转角和纵向位移有较好的效果;设置弹塑性挡块能有效控制桥面的震致转动,减轻挡块的横向受力。

高速铁路PC斜交箱梁桥振动特性模型试验研究

简述了斜交桥在我国的应用和发展概况,通过对我国京沪高速铁路设计中的一座3跨预应力混凝土斜交箱形连续梁桥缩尺模型的试验研究,得出斜交箱梁的固有频率、振型及模态阻尼比等结构动力特性,比较了正交、斜交箱梁的固有频率、振型的差异,结合空间结构分析结果,探讨了这种桥型的结构特性。

连续斜梁桥结构特性研究

运用梁格法分析了一公路连续斜梁桥不同的支座刚度及横梁刚度对整个斜梁桥受力的影响.发现支承刚度越小,其支承反力分布越均匀,因而在实际设计连续斜桥时宜选取较高的支座来降低支座刚度,以使各支反力趋于均匀,避免负反力的出现;而连续斜梁桥的横梁扭矩对横梁的刚度比较敏感,虽增加横梁的刚度可减小纵梁的最大弯矩,但会导致横梁的弯矩以及扭矩的增加,且扭矩增加迅速.所以,在横梁设计中需综合考虑以上各因素,选择刚度合适的横梁.

连续斜支承梁的计算模式及受载特性分析

本文在充分考虑了连续斜支承梁的支承特性后,提出了连续斜支承梁的弹性支承计算图式,并以空间梁单元为基本工具对连续斜支承梁进行求解,这为连续斜支承梁的研究提供了另一条思路.文中最后给出一个算例,与刚性支承模式进行了比较,并对连续斜支承梁的影响因素进行了分析.

考虑剪切变形效应的受竖向集中荷载作用的单跨斜梁研究

为解决中、小跨径斜梁结构分析中采用初等梁理论而不考虑剪切变形的影响而导致计算挠度偏小的问题,基于Timoshenko深梁理论的力法及图乘法,推导了考虑剪切变形影响的单跨斜深梁在竖向集中荷载作用下的内力和变形计算公式,并用有限元软件对所推导的计算公式进行了验证。结果表明:本文理论解析结果与有限元结果吻合较好,证明了本文理论公式的正确性。通过对标准A型单跨斜箱梁桥的跨径比、斜交角、平面形状等参数进行分析得到跨径越小、斜交角越大,剪切效应对斜梁挠度的影响越大;剪切效应对平行四边形斜梁的挠度影响最大,对等腰梯形斜梁的挠度影响最小;中、小跨径斜梁桥挠度计算时应采用考虑剪切变形影响的Timoshenko深梁理论,否则会低估挠度结果;所推导的斜深梁桥内力与变形计算公式能方便设计人员的使用,有助于推动斜梁桥计算理论的深化和拓展,丰富了斜梁桥的计算方法。

斜交简支梁桥纵向地震碰撞反应精细化研究

为精细化分析斜交简支梁桥地震碰撞反应,首先基于Hertzdamp碰撞理论,采用开放式地震模拟软件Open Sees建立能够考虑碰撞过程中摩擦作用的斜交简支梁桥精细化计算模型;然后从动力特性、动力反应层面验证模型的可靠性;最后采用三维精细化计算模型分析斜度、摩擦对斜交简支梁桥纵向地震碰撞反应的影响。结果表明:梁体与桥台间最大碰撞力的产生位置随着斜度的变化而改变;最大碰撞力的大小不仅与斜度有关,而且与斜交桥梁端与桥台间摩擦因数也存在一定关系;摩擦作用削弱了斜度对梁端锐角处纵向最大位移的影响,大幅度减少上部结构峰值转角,使峰值转角最大值滞后在较大斜度时出现;不考虑摩擦作用会高估锐角处梁端纵向最大位移反应。

预应力混凝土连续斜交梁自振特性试验研究

通过对我国京沪高速铁路设计中的一座三跨预应力混凝土斜交箱形连续梁桥缩尺模型自振特性参数的测试 ,比较了正交、斜交箱梁的固有频率的差异 ,通过与空间结构分析结果的对比 。

弹性支承单跨斜梁的分析研究

本文在考虑端横梁的弯曲和支座变形对斜主梁所提供的弹性抗拉支承和竖向弹性支承的基础上，建立起弹性支承单跨斜梁的分析计算模型，导出了在常见荷载作用下的反力内力公式，分析了支承刚度对斜主梁所产生的响应，且得到了一些重要的结论。

斜交连续钢箱梁桥横隔板布置方式研究

研究目的:对于斜交连续钢箱梁桥,正交横隔板有利于荷载横向传递和施工拼接。为简化结构在支点处的构造以进一步优化该横隔板布置方式,本文取消中间墩支点处斜横隔板,在此基础上提出一种新的横隔板布置方式概念,并研究和验证其可行性。研究结论:(1)以某(30+35)m跨斜交连续钢箱梁桥为工程背景,采用通用有限元软件建立了全桥板壳单元模型,计算结果表明,采用本文提出的横隔板布置方式,结构整体受力性能与局部应力均满足设计要求;(2)当斜交角度较小时,横隔板正交布置或斜交布置的结构受力差别不大;(3)通过进一步优化构造措施,讨论了该种新型横隔板布置方式在大箱室和大斜交角的钢箱梁桥上的适用性;(4)本研究结论可为斜交连续钢箱梁的横隔板的设计提供部分理论参考。

斜交简支梁桥地震碰撞反应参数分析

为研究斜交简支梁桥地震碰撞反应,采用开放式地震模拟软件Open Sees,建立能够考虑梁体与桥台间纵向碰撞、摩擦作用及梁体与挡块间横向碰撞效应的斜交简支梁桥精细化动力计算模型,分析水平地震动输入方向、竖向地震动和斜度等对斜交简支梁桥地震碰撞反应的影响规律。结果表明:忽略横向碰撞时,斜度为α的简支梁桥梁端纵向最大位移、上部结构峰值转角在水平地震动以角度θ=90°-α输入时达到极小值;考虑横向碰撞后,由于挡块的有效限位作用,梁端纵向最大位移、上部结构峰值转角会减小,竖向地震动对地震碰撞反应的数值有一定影响,但对其随斜度的变化规律没有明显影响,钝角处支座上拔力随斜度增大而增大,锐角处支座上拔力随斜度增大而减小,且支座上拔力由钝角处向锐角处逐渐减小,考虑水平地震动输入方向影响时,梁端纵向最大位移随斜度增大而增大,上部结构峰值转角、梁端纵向最大碰撞力随斜度增大呈先增大后减小的变化规律,梁体与挡块间横向最大碰撞力随斜度的增大总体变化不大。

斜交箱梁的板梁段有限元法

吸取梁段单元和板梁框架法的思想,将斜交箱梁沿纵向划分为若干斜梁段,依据箱梁结构进一步将斜梁段划分为若干板梁段子单元,在位移分析的基础上,通过正、斜交坐标转换关系,直接建立在斜交坐标系内描述单元空间位移的方法,用势能驻值原理建立其有限单元列式,利用编制的有限元程序PBS进行斜交结构的分析,结果表明该方法具有较高的分析精度。

斜交连续箱梁桥的温度应力与位移研究

以单根斜梁模型模拟斜交连续箱梁,在三力矩方程基础上,分析非线性日照梯度温度作用下斜交连续箱梁的温度应力和位移,系统研究斜度和弯扭刚度比对三跨斜交连续箱梁温度应力和位移的影响,绘制的大量曲线清晰显示了其影响规律。研究结果表明,在常用斜度范围内,中跨梁底拉应力和梁顶压应力随斜度的增大而减小,随弯扭刚度比的增大而增大;边跨跨中有较大的上拱位移,且其值随斜度的增大而减小,随弯扭刚度比的增大而增大;中跨跨中位移随斜度增大将由下挠转变为上拱,其临界斜度随弯扭刚度比的增大而增大。

斜度对多梁式连续斜交小箱梁桥力学性能的影响

基于斜交箱梁桥弯扭耦合的受力特点,利用梁格法求解了自重作用下0°,10°,20°,30°,45°,60°共6种情况下多梁式连续小箱梁的弯矩、扭矩、应力和位移,对比分析了斜度对斜交连续小箱梁桥力学性能的影响。研究结果表明,在常用斜度范围（θ〈60°）内,主梁跨中截面的弯矩、位移随斜度的增大先减小后增大,而墩顶截面的弯矩、跨中截面的扭矩随斜度的增大先增大再减小；各截面上缘应力随斜度的增大先增大后减小,而下缘应力则随斜度的增大先减小后增大；当斜度达到临界斜度45°时,各截面的内力、位移均达到最值,此时,跨中截面扭矩值与正桥跨中截面的扭矩值相差倍数达到了100以上；斜度为0°~10°时,主梁弯矩、应力和位移变化均较小,可近似按直桥计算。在设计中,应充分考虑斜度对斜交箱梁弯扭耦合性能的影响,合理布置墩顶截面和跨中截面的抗弯、抗扭预应力钢束,使设计更经济、安全。

斜交箱梁桥剪滞效应的有限元分析

将薄板弯曲问题的广义协调元与平面应力问题的薄膜单元组合,得到平板壳元以分析斜交连续箱梁桥的剪滞效应.通过对模型试验值与有限元计算值的比较,证实了这一分析方法的有效性.以某斜交箱梁为例,分析了集中荷载、均布荷载作用下不同斜度斜交箱梁剪滞效应的纵、横向分布规律,并与相应正交箱梁进行了比较.结果表明,斜交箱梁的剪滞效应比正交箱梁更为显著,设计时必须充分考虑其剪滞效应.

一种新支点横隔板设置下的斜交连续钢箱梁桥受力特性分析

为简化斜交连续钢箱梁桥在中间墩处结构构造,方便工厂标准化制造,通过将中墩支座支承在独立的横隔板上,提出一种新型支点横隔板设置方式。以某(30+35)m跨线斜交连续钢箱梁为工程背景,建立梁-墩-桩一体化混合有限单元模型和全桥板单元有限元模型,系统分析恒载、竖向活载、温度、基础沉降、地震荷载以及车辆荷载作用下结构受力特性以及支座反力传递规律,并探讨结构的扭转刚度。研究结果表明:所提出的新支点横隔板设置方式满足结构受力要求,可为类似桥梁的设计提供参考;新设计下结构支座反力、弯矩、挠度和桥墩支点位移时程以及扭转刚度等整体受力特性与原设计的基本相同;新设计和原设计中,结构纵梁分担的荷载一致,可作为于支点横隔板的弹性支承;在车辆荷载作用下,结构中支点位置局部等效应力在35 MPa以内,且新设计结构支点横隔板局部应力集中程度比原设计的小。

斜交角对斜交箱梁桥横梁内力的影响分析

介绍了梁格法的理论以及纵梁和虚拟横梁截面刚度的计算,建立了空间斜交横梁的刚度矩阵方程。利用梁格法求解恒载和移动荷载作用下不同斜交角度下横梁的内力,并与正交桥横梁内力进行对比,分析了斜交角对横梁内力的影响。结果表明,对于斜交桥边横梁,斜交角度对其弯矩值和剪力值的影响比较显著,且横梁左右两侧内力值存在较大差异,在设计中可以采用非对称形式布置横梁预应力钢束和抗剪钢筋。对于斜交桥的中横梁,斜交角度对其弯矩值和剪力值的影响不明显,横梁左右两侧内力值差异较小。在设计中可按同等条件下正交桥中横梁的布筋对称布置预应力钢束和抗剪钢筋。