考虑锈蚀钢筋黏结退化的多跨连续梁桥地震损伤分析

以四跨连续梁桥为工程背景,文中建立全桥地震响应数值模型,考虑黏结滑移效应对桥梁的影响。针对不同工况,即是否考虑墩底纵筋的黏结滑移效应,以及考虑墩底锈蚀钢筋的黏结滑移效应,评估桥墩的损伤状态。并研究考虑黏结滑移效应和考虑锈蚀钢筋混凝土黏结滑移效应对在役混凝土桥墩地震响应的影响,探讨对四跨多跨连续梁桥地震损伤的影响。结果显示,在考虑黏结滑移效应和钢筋锈蚀的情况下,桥梁的滞回耗能减弱,损伤程度减轻,但钢筋锈蚀会加剧墩柱的受损程度,导致抗震性能进一步下降。综合分析发现,在纵向地震中,黏结滑移效应对桥墩的影响较大,通过合理的配筋和箍筋布置可以实现纵横向差异化设计,以达到预期的抗震性能。

基于多点支撑体系匝道桥抗倾覆加固方法及理论研究

单柱墩桥梁具有较弱的抗倾覆力矩和较差的横向稳定性,倾覆事故的风险相对较高。文章以某互通独柱墩匝道桥为依托,应用Midas Civil构建全桥有限元模型,分析最不利车道偏载下桥梁的支座受力状态和抗倾覆稳定性系数,并针对倾覆破坏的机理提出了新型基于多点支撑体系的桥梁加固措施。结果表明:该加固方式可在有效降低失稳效应的同时显著提升桥梁的整体抗倾覆能力,桥梁的横向抗倾覆稳定系数提升6.5倍,桥梁的抗倾覆稳定性可满足我国现行规范要求。研究可为独柱墩桥梁的抗倾覆理论计算方法及加固方案提供指导性建议。

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。

两跨独柱墩曲线连续钢箱梁抗倾覆设计方法

独柱墩曲线连续钢箱梁是城市立交匝道桥常用的结构形式,但因其存在支座间距小、内外侧支座支反力差别大、边墩支反力小以及钢箱梁自重轻等诸多缺点,所以抗倾覆性能差便成为此类桥型普遍存在的问题。近年来发生的数十起该类型的桥梁倾覆事故,造成了严重的社会影响及经济损失。依据相关规范中关于桥梁上部结构抗倾覆计算方法,以实际工程为例,对两跨独柱墩曲线连续钢箱梁抗倾覆性能进行计算分析,得出采用双支座并且给主梁边墩位置处配重的方法,并从特征状态1及特征状态2两方面给出了提高该类型桥梁的横桥向抗倾覆性能的设计方法。

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。

独柱墩桥梁抗倾覆验算及加固设计

文中采用桥梁通用有限元分析软件Midas Civil 2021及midas Civil Designer,对水碾坝枢纽互通B匝道桥的独柱墩桥梁进行抗倾覆验算,针对验算结果提出三种加固方案,并通过对比分析选出最优方案。验算结果显示,特征状态1下,虽有一个支座出现脱空,但桥梁结构体系仍然稳定,不会发生倾覆;特征状态2下,桥梁抗倾覆稳定性系数为4.54,满足规范要求。为确保桥梁更高的安全性,文中提出增设拉杆和盖梁支座的加固方案,经实施后,桥梁的抗倾覆系数提高至6.1。水碾坝枢纽互通B匝道桥的独柱墩桥梁在设计和运营上均满足现行规范要求,但为提高其抗倾覆能力和确保行车安全,推荐并实施综合性的加固设计方案。

钢-混工字组合连续梁桥地震易损性及其影响参数分析

以一座3×40m钢-混工字组合连续梁桥为依托,通过SAP2000建立不同墩高、不同上部结构荷载及不同上部主梁截面等全桥非线性有限元模型。选取峰值地面加速度(PGA)作为地震动强度参数,以桥墩位移延性比为损伤指标确定了完全破坏、严重破坏、中等破坏、轻微破坏、基本完好等5种结构破坏状态,分析了不同PGA作用下的桥墩易损性。研究结果表明:对于钢-混工字组合连续梁桥,相同桥墩截面尺寸、同一峰值地面加速度(PGA)下,桥墩高度越高,各个破坏状态的超越概率越小,其破坏风险越小;在合理的上部结构设计前提下,增加上部结构荷载,会降低桥墩的抗震性能;相同的下部结构布置,上部主梁采用钢-混组合结构,其桥墩易损性破坏概率要比同跨径的钢筋混凝土T型梁桥小,抗震性能更优越。建议桥梁抗震设计时重点关注上述因素的影响。

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。

特大桥连续梁墩顶转体施工技术研究

在特大桥梁连续梁墩顶转体施工过程中,在考虑营业线和高墩的双重影响前提下,为了确保托架的安全性和可靠性,并消除托架的非弹性变形等问题,结合工程实际,在特大桥连续梁上设置一个由上转盘、下转盘及转动球铰等部件组成的转体结构体系,通过计算获取转体结构的牵引力、转动速度等施工参数,控制转体结构体系能够按照设计参数完成对特大桥连续梁墩顶的转体施工。实例结果表明,主梁两端大小里程两侧的挠度在±1 cm内变化,转体施工过程中特大桥连续梁结构均未出现明显形变现象,验证了施工技术的可行性。

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。

独柱墩桥梁横向抗倾覆性影响因素研究

基于8.5m、9.5m、10.5m三种箱梁宽度,采用有限元软件,以梁端支座间距与梁宽之比作为自变量,研究其对独柱墩桥梁横向抗倾覆性的影响。通过纵向研究以及横向对比分析发现,当梁宽确定时,随着梁端支座间距与梁宽之比的增大,最小支座反力呈曲线增大,横向抗倾覆稳定系数呈线性增大;梁端支座间距与梁宽之比大于0.6时,横向抗倾覆性基本满足;梁端支座间距与梁宽之比确定时,随着梁宽的增加,最小支座反力随之增大。实际工程中,可适当增大梁端支座间距与梁宽之比来提高梁体的抗倾覆性能。

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。

基于多目标优化的独柱墩直线梁桥抗倾覆加固

针对倾覆风险较高的独柱墩直线连续梁桥,采用增设钢盖梁的方法对独柱墩进行加固,使独柱墩处的支承由原来的单支撑转变为三支撑,从而提高独柱墩直线梁桥的抗倾覆能力。为在提高其横向倾覆稳定系数的同时,尽可能地减小独柱墩受到的偏心弯矩作用,构建了以独柱墩原支座尺寸和钢盖梁新增支座间距为设计变量、以横向倾覆稳定系数和偏心弯矩安全系数为目标函数的多目标优化模型,然后基于Python联合NSGA-Ⅱ遗传算法与Abaqus建立的参数化有限元模型,求解该多目标优化模型的Pareto最优解集,利用博弈论综合赋权法计算目标函数的权重,再采用TOPSIS法计算Pareto最优解集中解的亲密度系数,从而选出最佳的加固设计方案。研究结果表明:采用增设钢盖梁的加固方法能够有效提高独柱墩直线梁桥的抗倾覆能力,采用初始方案加固后独柱墩直线梁桥的倾覆稳定系数提高了167%,满足规范要求;Python能将优化算法与Abaqus建立的桥梁有限元模型有效结合,得到分布均匀的Pareto最优解集;与未加固状态相比,优化后加固方案的倾覆稳定系数提高了201%;与初始加固方案相比,最佳优化加固方案的倾覆稳定系数提高37.25%,偏心弯矩安全系数提高4.04%。

连续刚构拱桥梁拱墩结合部位传力机制研究

文章以西延高铁王家河特大桥为工程背景,建立梁拱墩结合处的局部实体模型,并分析该部位的空间应力状态,掌握应力集中区域和薄弱位置,探讨内力分配机制及传递规律,旨在为梁拱墩结合部位设计提供理论基础和数据支撑。研究表明,拱肋与拱脚结合部位拱肋长度1/3.2范围内为应力传递的特征长度,梁拱墩连接处主梁长度1/4.5范围内为应力传递的特征长度;梁拱结合部位中支点截面拱肋通过加劲缀板等将81.2%的内力扩散至拱脚混凝土。

基于拓扑优化和缩尺试验的小宽厚比独柱式桥墩帽梁力学性能研究

由于小宽厚比独柱墩帽梁属于典型的应力扰动区构件,内部受力较为复杂,普通独柱墩帽梁的设计方法可能对其不适用。对小宽厚比独柱墩帽梁模型进行拓扑优化,分析小宽厚比独柱墩帽梁的空间受力特征,根据拓扑优化结果建立小宽厚比独柱墩帽梁的空间拉压杆模型基本构形,并根据最小应变能准则提出了确定其最优构型的方法。针对目前对小宽厚比独柱墩帽梁试验研究较少的现状,进行缩尺模型试验,研究其竖向静载作用下的受力特性。结果表明:在横桥向,帽梁顶部在双支座荷载下具有最大拉应力;在顺桥向,帽梁中间位置拉应力最大,帽梁的顶部拉应力低于中部,帽梁底部则表现出受压的趋势。由于未考虑顺桥向的力流扩散,根据相关规范中拉压杆模型设计方法计算得到的内力值与试验结果相差较大,说明规范法不适用于小宽厚比独柱墩帽梁的设计。试验结果的应力分布情况与根据拓扑优化结果提出的空间拉压杆模型一致,并且采用空间拉压杆模型计算得到的拉杆应力值相比规范法更加合理,证明本研究所提的空间拉压杆模型基本构形以及确定最优构型方法的合理性。

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。

高烈度区高墩连续梁桥隔震技术的有效性分析

针对高烈度地区高墩连续梁抗震设计存在的难题,以两座典型的高墩桥梁为例,采用数值模拟的方式对比分析了抗震设计与隔震设计在E2地震作用下的响应结果,阐明了隔震技术在高墩连续梁上的有效性,针对隔震高墩连续梁梁端位移较大的问题,提出了有效的解决方法。

跨海大桥单柱墩盖梁抱箍法施工技术

对澳氹第四条跨海大桥单柱墩盖梁抱箍法施工工艺流程及施工方法进行阐述与总结,并针对抱箍托架法面临大悬挑及托架下沉问题,利用CAD画图软件设计优化抱箍托架图,利用Midas Civil建立模型进行受力分析,得出各方面受力均满足要求。

独柱墩桥梁倾覆防控方法及应用

独柱墩桥梁倾覆防控应综合考虑抗倾覆稳定性能提升幅度需求及桥梁周围环境限制因素择优选择设计方案。通过分析独柱墩桥梁倾覆破坏机理及倾覆验算方法,提出独柱墩桥梁“改变结构破坏模式、提高稳定性能、设置冗余约束”三种倾覆防控思路,经对比,增大失效支座与有效支座的中心间距从而提高独柱墩桥梁稳定性能在实际工程中具有广泛的适用性。提出在独柱墩位置横桥向增加支撑数量从而加大支座间距及拉大桥台(过渡墩)位置支座间距两种设计思路,结合桥梁实际情况给出五种设计方法,对不同方法的适用性及经济性进行了对比分析。