钢-混凝土组合简支桥面连续结构横向应力分析

针对钢-混组合简支梁桥的桥面连续结构开裂等病害,围绕桥面连接板的横桥向应力问题,采用线弹性理论和板的偏微分方程进行分析,得出了桥面连接板挠度和应力的分布函数,建立非线性有限元模型,并进行实桥荷载试验.通过比较理论解、有限元解和实测试验结果,证实了理论解和有限元的有效性.根据得到的分布函数,发现横桥向和纵桥向上的最大拉应力出现在钢梁端部位置的连接板的上缘.此外,还分析了连接板区域尺寸变化对横桥向应力峰值的影响,包括纵梁端部距支座的长度、纵梁的间距以及连接板区域整体尺寸变化.结果表明:较小的纵梁间距和较长的纵梁端部与支撑之间的距离会导致连接板中的横向拉应力峰值增加,并提高横向拉应力在总应力中的占比,从而导致桥面连接板早于设计荷载开裂.因此对于纵梁间距较小、梁端长度较长的钢-混组合简支梁桥桥面连续结构,仅计算其纵桥向受力性能会导致计算结果偏危险,建议按照本文方法考虑横桥向应力对桥面连接板的影响.

基于模糊评判理论的简支梁桥安全性评估

根据某简支梁桥的外观检测数据和无损检测数据,运用模糊评判理论对该桥进行评定,外观检测数据和无损检测数据评定结果表明该桥技术状况总体良好。

甘溪特大桥空腹三角区施工阶段受力分析

甘溪特大桥是主跨300 m的空腹式连续刚构桥,空腹三角区上弦箱梁采用可伸缩部分立柱后支配合挂篮悬浇,下弦箱梁采用全斜拉扣挂法配合挂篮悬浇。为分析采用该施工方法在三角区临时结构体系中的受力特性,总结三角区临时结构体系施工过程中受力变化规律,验证施工方法的有效性,并提出临时扣索和支撑立柱的最佳解除时机,采用有限元结构分析软件模拟全桥施工过程。结果表明:采用该工法施工,结构受力满足规范要求。三角区施工过程中,已施工的上、下弦箱梁以受压为主,受下一节段混凝土浇筑、立柱支顶、扣索张拉等工序影响,其间会出现短暂轻微受拉状态。三角区合龙完成时,箱梁截面以受压为主,局部存在轻微受拉。全桥合龙后三角区箱梁为全受压状态,较三角区合龙状态压应力增加明显。临时扣索、立柱拆除后,上、下弦箱梁出现了明显的应力重分布,但仍为全受压状态。临时扣索索力峰值均出现在三角区合龙完成前,三角区合龙后总体呈下降趋势,临近拆除前有所回升。后方临时立柱在施工过程中支撑力总体呈下降趋势,前方立柱呈上升趋势,临近拆除前立柱支撑力增幅均较大。经比选,推荐全桥合龙后先拆立柱、再拆扣索。

伸缩缝及支座病害对简支梁桥车致动力响应的影响研究

中小跨径桥梁在中国公路桥梁中占比大,其伸缩缝服役环境恶劣,易发生损伤造成过往车辆剧烈振动、桥梁支座损伤等病害。为探明伸缩缝、支座参数对简支梁桥车致动力响应的影响,建立了车⁃伸缩缝⁃桥梁耦合动力响应(VBCV⁃J)数值分析方法,并通过实测数据验证了该方法,进而开展了伸缩缝、支座参数影响规律的研究。研究结果表明:车速与车辆的振动密切相关,在车速较高、路面状况“一般”时,伸缩缝、梁端的冲击效应会超出规范值。伸缩缝中梁高于路面会导致该部件的冲击效应增大明显,反之则有所减小;而伸缩缝中梁高于或低于路面,均会造成该桥梁端冲击效应增大。伸缩缝弹性支撑刚度的降低、主梁边支座脱空均会引起伸缩缝、主梁梁端的冲击效应增大。支座刚度降低则主要导致主梁整体的冲击效应增大。伸缩缝的破损不仅影响自身冲击效应,还会大幅增大简支梁桥梁端构件的冲击作用,在设计和养护中,应对伸缩缝及梁端构件给予足够的重视。

孟加拉38 m简支梁桥墩纵向水平刚度限值研究

研究目的:孟加拉帕德玛大桥铁路连接线为“一带一路”重点工程项目之一,在高架桥上铺设跨区间无砟轨道无缝线路,且高架桥主要采用38 m混凝土简支箱梁。为指导孟加拉38 m混凝土简支箱梁桥上无缝线路及桥墩设计,建立轨道-桥梁-墩台一体化仿真分析模型,研究桥墩纵向水平刚度对无缝线路力学性能的影响规律,基于钢轨强度、梁轨相对位移和钢轨断缝限值,提出满足38 m混凝土简支箱梁桥上无缝线路铺设的桥墩纵向水平刚度限值。研究结论:(1)钢轨伸缩力和挠曲力随桥墩纵向水平刚度的增大而增大,钢轨制动力、梁轨相对位移和钢轨断缝值均随桥墩纵向水平刚度的增大而减小;(2)采用UIC规范参数时,桥墩纵向水平刚度限值受梁轨相对位移控制;(3)采用中国规范参数时,桥墩纵向水平刚度限值受钢轨强度、梁轨相对位移、钢轨温度变化幅度和机车牵引类型共同控制;(4)采用UIC规范时的桥墩纵向水平刚度限值小于中国规范的规定值,综合考虑钢轨强度、梁轨相对位移、机车牵引类型的影响,钢轨温度变化幅度分别为50℃、40℃和30℃,采用UIC规范时,建议38 m混凝土简支箱梁的桥墩纵向水平刚度限值取200 kN/cm;采用中国规范时,建议38 m混凝土简支箱梁的桥墩纵向水平刚度限值取550、250和250 kN/cm;(5)本研究成果可为相关客货共线铁路混凝土简支箱梁桥上无缝线路及桥墩设计提供参考和借鉴。

小半径曲线简支梁桥上有轨电车嵌入式轨道无缝线路研究

为研究小半径曲线简支梁桥上有轨电车嵌入式轨道无缝线路的力学特性,根据梁轨纵向和横向相互作用原理,采用有限元法建立三维曲线简支梁桥上嵌入式轨道无缝线路模型,详细分析了钢轨温度、曲线半径、高分子材料纵向阻力和横向刚度对钢轨和桥梁纵、横向受力和变形的影响规律。结果表明:(1)钢轨温度的增加会显著加剧伸缩工况中梁轨横向相互作用,故在进行小半径曲线桥上无缝线路设计时,需要考虑钢轨温度对桥墩横向受力的影响;(2)随着曲线半径的增加,钢轨伸缩力和梁轨纵向相对位移逐渐增加,梁轨横向相对位移和桥梁墩台横向受力则呈现整体减小的变化趋势;(3)当曲线半径大于300 m时,梁轨纵、横向相互作用与直线模型的计算结果逐渐趋于一致;(4)降低高分子材料纵向阻力可以显著减小桥梁墩台纵向和横向受力,对无缝线路力学特性而言,高分子材料横向刚度不是一个十分敏感的参数;(5)曲线半径对伸缩工况和断轨工况的影响较为显著,而对挠曲工况和制动工况的影响相对较小;(6)采用直线模型的计算结果进行钢轨强度和断缝值检算是偏安全的,但在检算小半径曲线地段桥梁墩台横向受力时需要采用曲线模型。

简支转连续钢-混组合梁桥负弯矩区设计及工程应用

以国内某座简支转连续钢-混组合梁桥为依托,提出了一种简支转连续结构负弯矩区构造设计方案。采用有限元分析和实桥试验相结合的方法,对简支转连续钢-混组合梁桥负弯矩区的受力性能进行分析,验证了该构造设计的可行性,最后就负弯矩区改善开裂的措施进行了探讨。研究结果表明,对于钢-混组合连续梁桥,简支转连续的施工方法与焊接连续施工方法相比,可减小墩顶负弯矩;承载能力极限状态时,负弯矩区混凝土最大裂缝宽度满足规范要求;桥面板钢筋直径以及混凝土自身力学特性是影响负弯矩区开裂的关键因素,适当加大桥面板钢筋直径、采用超高性能混凝土可以有效减小简支转连续钢-混组合梁桥负弯矩区混凝土的开裂;顶升支座法可以在一定程度上减小墩顶负弯矩,对控制开裂有利。

先简支后连续桥梁上运梁施工安全分析

对先简支后连续桥梁上进行梁板运输作业的安全性进行了分析。根据某先简支后连续桥梁的设计参数建立了三维空间有限元模型,分析了在单跨20 m的空心板桥和单跨40 m的T梁桥上进行运梁作业时结构的内力,并对梁板间有无横向联系、运梁车跑偏等情况进行了具体分析对比。最后,根据计算分析的结果给出了合理建议。

Norea矮塔斜拉桥索力优化

为确定柬埔寨Norea三跨双塔单索面混凝土矮塔斜拉桥的最优成桥索力,基于有限元模型,分别采用刚性支撑连续梁法、最小弯曲能法、影响矩阵法对成桥索力进行了分析和优化。结果表明:三种优化方法中以影响矩阵法得到的索力值效果最好,将最终优化索力值与原设计值对比,分析了斜拉桥的内力、位移以及应力变化,在恒荷载或恒荷载+附加荷载组合作用下,优化后的索力分布更加均匀,结构整体的弯矩、位移以及应力均有所减小,矮塔斜拉桥整体受力和线形更加理想。

大跨度拱桥拱上连续梁无落地式支撑体系现浇施工技术

结合郑万高速铁路奉节梅溪河双线特大桥工程实例,针对大跨度拱桥拱上连续梁现浇施工技术展开研究,通过支撑体系比选、仿真模拟分析、牛腿预压试验,综合考虑墩柱的二阶效应影响,创新设计出无落地式支撑体系。利用既有缆索起重机配合施工,合理筹划施工组织,实现拱上3联连续梁均衡对称现浇及贝雷梁模块化拆除。该技术通过一系列的设计创新和工艺优化,很好地控制了拱桥连续梁施工变形量,保证了施工质量与安全,显著提高工效、降低成本。

先简支后连续小箱梁桥补强方案研究

针对先简支后连续小箱梁桥实际施工中预应力张拉顺序偏差导致负弯矩区部分混凝土压应力储备不足的情况,提出了采用高延性混凝土铺装和施工体外预应力两种补强方案。通过有限元模型计算当前施工状态及预测成桥后结构的应力水平,并对比分析了两种方案的补强效果;有限元分析结果表明,采用高延性混凝土铺装的补强方案运营阶段主梁上下缘均不会出现开裂,采用该方案补强后桥梁荷载试验表明桥梁结构的承载力及抗裂性能够满足设计荷载要求。

不中断交通条件下大跨度跨铁路连续梁支座更换设计与施工——以广州某大跨度跨铁路连续梁桥支座更换为例

既有桥梁在运营一定时间后经常出现各种支座病害,严重影响桥梁的正常使用。以广州某大跨度跨铁路连续梁桥支座更换为背景,研究满足铁路临近营业线施工的分幅分步顶升方案。根据设计顶升方案运用有限元软件Midas Civil进行计算分析,考虑不中断交通工况,计算得出各个支座的支座反力及顶升3 mm高度状态下桥梁结构的受力状态,为顶升施工提供理论依据。同时合理布置千斤顶数量,为大吨位的顶升施工积累经验,为同类型桥梁的支座更换提供借鉴。

饱和复杂场地效应对大跨连续梁桥地震响应影响的研究

我国沿海地区大量大跨桥梁位于饱和复杂场地,此类场地通常存在土饱和特性、起伏地形、上覆水层,其对地震波的散射效应将导致地震动空间变化,然而目前缺乏针对此类场地条件的实测地震记录。针对此问题,本文建立了适用于饱和复杂场地大跨桥梁抗震分析的多点地震动模拟方法。首先,基于边界元法求解饱和复杂场地地震动传递函数;然后采用谱表示法生成空间变化人工地震动加速度时程;最后,以五跨连续梁桥为例,开展大跨桥梁地震响应分析,研究局部场地效应、动水压力效应对大跨连续梁桥地震响应的影响规律。结果表明,饱和复杂场地地震动加速度峰值表现出明显的空间变化特性,多点输入可导致饱和场地中地震动峰值加速度放大2~3倍,进而引起墩顶位移较一致地震作用结果增大95%~110%;动水压力可引起墩顶位移、墩底内力增大34%、29%。饱和复杂场地大跨桥梁抗震分析时忽略场地条件对地震动、桥梁地震响应的影响偏于不安全。

连续宽箱梁桥单墩力同步顶升横向效应分析

针对某双箱多室预应力混凝土连续宽箱梁的单墩顶升更换支座工程,建立桥梁多尺度仿真模型。分析单墩力同步顶升下结构的横向应力及位移变化规律,验证单墩力同步顶升的可行性。结合梁端横向位移影响线,确定结构横桥向最不利顶力偏差工况。分析最不利工况下结构的横桥向正应力及位移变化规律,明确桥梁顶升施工过程的顶力与位移同步偏差的控制值。可为同类桥梁的单墩力同步顶升工程提供参考。

在役简支梁桥加固后力学性能研究

受环境与荷载影响,部分早期建造的简支梁桥已存在一定安全隐患,需通过加固以适应现代交通需求。本文以镜湖区和尚桥为工程背景,研究了在役简支梁桥加固后的力学性能。首先,结合该桥最新检测结果,基于有限元软件MIDAS CIVIL建立了简支梁桥数值模型,然后,采用所建模型分析了加固后主梁的抗弯与抗剪承载力。研究表明,经过加固后的在役简支梁桥主梁结构力学能满足设计要求,即处于安全状态。期望研究成果能为类似桥梁加固后承载分析提供参考。

大跨度六线简支钢箱叠拱桥顶推施工工艺及经济性分析

本文以某项目特大桥为背景,介绍了大跨度六线简支钢箱叠拱桥步履式顶推施工工艺。通过对悬拼法和顶推法对比,确定采用“旁位拼装、先横移、再纵向顶推”的施工方案。分析了六线简支钢箱叠拱桥的结构特点和技术难点,为后续研究提供了支撑。

钢-混组合简支梁桥冲击系数试验与理论研究

钢梁桥在我国高速公路建设中已获得一定应用,结构上通常采用钢箱梁/工字钢与混凝土桥面板组合形式。因该类桥型发展较晚,其设计必须考虑的冲击系数取值尚无合适依据。为此,针对延崇高速某钢-混组合工字简支梁桥进行了脉动试验和跑车试验,同时利用ABAQUS有限元软件建立了车桥耦合振动分析模型并用实桥试验验证了其正确性。在此基础上,建立了钢-混组合箱梁桥、钢-混组合工字梁桥、预应力混凝土(小)箱梁桥和预应力混凝土T梁桥共4座具有相同跨径、相同设计荷载和相近桥宽的简支梁桥模型,通过车桥耦合振动分析,对比了不同路面不平度和车速参数对4座简支梁桥冲击系数的影响,同时与我国规范给出的与频率相关的冲击系数进行了比较。研究表明:预应力混凝土T梁桥表现出较大的冲击系数,而其余3座简支梁桥的冲击系数具有较好的一致性;在较高等级路面不平度下,采用现行规范计算钢-混组合简支梁桥的冲击系数合适。

300 m空腹式连续刚构桥合龙顶推监测技术

针对高墩大跨度空腹式连续刚构桥为改善后期主墩受力状态,需在中跨合龙前对合龙口进行顶推的问题,分析顶推过程中的线形、应力监测的现状,强调在仿真计算过程中需对整体刚度进行修正,支座预偏值也要对理论计算值进行修正。结果表明,中跨合龙顶推监测技术在工程实际应用中是完全可行的。

先简支后结构连续桥梁施工技术及质量控制

在众多众多新型桥梁工艺技术中,先简支后结构连续桥梁施工技术因其成本低、周期短以及高质高效等特点,使其成为现阶段桥梁工程项目中,应用最为广泛的技术形式之一。因此,结合实际在建设项目对先简支后结构连续桥梁施工技术做出了说明,并进一步研究了先简支后结构连续桥梁施工技术及质量管控措施。

单、双排支座简支转连续T 梁优劣分析

以预制简支转连续预应力混凝土T梁桥为依托,研究了该类桥梁采用单、双排支座两种方案时上部和下部结构受力、施工工艺和桥梁造价的差异,得出了双排支座T梁在上部结构受力和施工工艺方面更具优势,而在下部结构受力和造价方面劣势明显的结论,为类似桥梁方案选型提供参考。