强震区高墩大跨连续刚构桥轻量化设计与减震研究

为保证强震区高墩大跨连续刚构桥抗震充分安全,提出了使用轻质材料及波纹钢腹板减重的轻量化设计和在双肢薄壁墩间设置阻尼耗能装置的两种方案。采用Midas Civil建立某双肢薄壁墩大跨连续刚构桥有限元模型,选取3条人工地震波及3条常用地震波对其进行动力时程分析。同时综合对比了双肢薄壁墩顺桥向设置RC系梁、防屈曲支撑(BRB)和转动铅耗能阻尼器对其减震性能的影响。结果表明:采用波纹钢腹板箱梁和轻骨料混凝土进行轻量化设计能明显提升桥梁的抗震性能,墩顶及墩底弯矩最大降低约20%,减重设计可作为提高桥梁抗震性能的有效途径。相比于传统RC系梁,设置BRB(斜撑)和转动铅耗能阻尼器能显著降低地震作用下桥墩的受力,墩顶位移和墩底弯矩最大分别降低约15%和30%,且BRB和转动铅耗能阻尼器耗能良好。轻量化设计和减震控制可作为高墩大跨连续刚构抗震性能提升的有效措施。

大跨度预应力混凝土连续刚构桥动静载试验研究

因考虑构件模拟的相似度和合理性,常规桥梁结构计算很难真实得出实际的承载能力,桥梁荷载试验可以直观评估桥梁的结构安全性和承载能力。文中结合主跨230 m预应力混凝土连续刚构桥的实际动、静载试验方案,确定各工况合理加载效率,详细分析现场实际试验结果及各工况校验系数,综合评价荷载试验对大跨度预应力混凝土连续刚构桥承载能力评定的效果。

大跨宽幅PC连续刚构桥箱梁底板混凝土防崩裂技术研究

大跨宽幅预应力混凝土(PC)连续刚构桥广泛应用于跨越水域、山谷等地形,但随着其应用的普及,该桥型在施工运营过程中箱梁出现裂纹的情况也日益凸显,严重时甚至会发生大面积崩裂,威胁桥梁质量和寿命,底板崩裂就是其中一种病害。龙溪嘉陵江特大桥主桥为三跨(108m+200m+108m)PC连续刚构桥,研究依托该工程,在参考大量文献和现场施工分析的基础上,进行了箱梁底板混凝土崩裂理论研究,并提出了对应的防崩措施,在解决该桥问题的同时给同类工程提供参考借鉴。经研究表明,在采取正确的施工工艺和防崩措施的情况下,可有效避免箱梁底板混凝土出现崩裂。

基于施工监控的桥面铺装线形控制研究——以某高速公路新建特大连续刚构桥为例

【目的】大跨度预应力混凝土刚构梁桥悬臂施工桥梁合龙后,为了使沥青混凝土桥面线形平顺,需要在桥面铺装过程中实施基于施工监控的线形控制。【方法】通过拟合曲线方法对成桥目标线形进行拟合,并通过实例进行验证。【结果】悬臂施工桥梁桥面铺装厚度满足规范偏差±2 cm的要求,成桥目标线形平顺,行车舒适,满足交工验收规范的相关要求。【结论】拟合曲线方法对桥面铺装线形调节有效,可供相关工程进行参考。

大跨径连续刚构桥混凝土缺陷成因分析及改进措施

大跨径连续刚构桥施工过程中常出现混凝土缺陷,为有效控制混凝土缺陷,以宜昭高速公路大跨度连续刚构桥牛街特大桥施工过程中出现的混凝土缺陷为例,分析混凝土缺陷成因,提出从人、机、料、法、环等因素进行质量控制,为山区高墩大跨径连续刚构桥混凝土缺陷处理提供了施工案例。

大跨混凝土刚构桥参数识别和标高控制动态可靠度评估

针对大跨混凝土刚构桥成桥线形对桥梁受力影响很大这一问题,介绍了施工过程中影响桥梁线形的主要结构因素及其概率分布.提出了基于响应面法进行大跨混凝土刚构桥参数识别和标高控制动态可靠度评估方法,该评估方法包括试验设计、有限元分析、响应面函数拟合、参数识别和标高控制动态可靠度评估.以镇大公路运河大桥为例,利用施工监测数据进行结构施工过程中的参数识别,对施工过程中的标高控制动态可靠度进行评估.通过标高控制动态可靠度来确定各关键截面的允许施工误差,将参数识别和标高控制动态可靠度相结合实现施工过程中的线形控制.

高墩大跨径弯桥在悬臂施工阶段刚构的非线性稳定分析

以非线性稳定理论为基础,以高墩大跨径弯桥悬臂施工阶段的结构稳定性为研究对象,利用有限元法对其在悬臂施工阶段荷载状态各工况分别进行考虑材料非线性和结构大变形与材料非线性的双非线性稳定性分析,计算了不同工况、不同曲线圆心角、不同墩身长细比、不同系梁个数的刚构桥在悬臂施工阶段非线性稳定系数和悬臂端位移,对计算结果进行了分析,归纳出高墩大跨径弯桥悬臂施工阶段非线性稳定荷载系数和悬臂端位移与桥梁曲线圆心角、墩身长细比及系梁个数的关系。结果显示:非线性稳定荷载约为特征值屈曲荷载的35%,弯桥曲线圆心角对非线性稳定荷载系数和悬臂端位移的影响更为突出,多个系梁对悬臂施工的稳定并非有利。

高墩大跨预应力混凝土曲线连续刚构桥位移分析

在介绍高墩大跨预应力混凝土曲线连续刚构桥结构特点的基础上,分析主梁自重、预应力、混凝土徐变以及平曲线等对结构应力和变形的影响。结合某工程实例,建立有限元模型计算分析高墩曲线刚构桥的受力和位移规律,研究此类桥梁在施工阶段和成桥阶段的空间结构行为,为高墩大跨曲线刚构的设计与施工提供参考。

大跨径连续刚构桥混凝土结合面收缩效应分析

采用空间有限元方法,研究大跨径连续刚构桥混凝土结合面在收缩效应下的应力分布规律,并比较浇筑时间间隔、配筋率等参数的影响.研究结果表明:依据中国《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004),混凝土浇筑不同步引起的收缩特性差异对结合面应力影响较小,而由截面剧烈变化引起的影响更为明显.浇筑时间间隔、配筋率对收缩应力影响较小,而环境年平均相对湿度对结合面收缩效应影响显著.对于厚度大的混凝土构件,美国AASHTO规范的收缩效应计算结果更加合理,有必要对JTG D62—2004中理论厚度取值的规定加以修正,建议规定h≤300 mm.根据研究结果,提出了控制结合面开裂的设计、施工对策.

高墩大跨预应力混凝土曲线连续刚构桥内力分析

在介绍高墩大跨预应力混凝土曲线连续刚构桥结构特点的基础上,分析了主梁自重、预应力、混凝土徐变以及平曲线等对结构应力和变形的影响。结合某工程实例,建立有限元模型计算分析高墩曲线刚构桥的受力和位移规律,研究此类桥梁在施工阶段和成桥阶段的空间结构行为,为高墩大跨曲线刚构的设计与施工提供参考。

钢管混凝土桥墩在长联低墩连续刚构桥中的应用研究

针对长联低墩连续刚构桥中边墩的受力特点,结合钢管混凝土结构的优势,提出采用钢管混凝土结构作为此类刚构桥的桥墩,并对其展开相应的研究.以渭河大桥八孔连续刚构桥为例,采用有限元软件Midas civil比较分析钢管混凝土桥墩和钢筋混凝土桥墩在结构内力分配、适应上部结构变形、材料用量方面的差异.结果表明:钢管混凝土桥墩比同等条件下钢筋混凝土桥墩的抗推刚度更小,更能适应上部结构的变形,结构受力更加均衡,材料用量更少,工程造价更低.通过比较两种桥墩在不同墩高情况下的墩顶最大水平位移值,指出了钢管混凝土桥墩的合理墩高适用范围.

大跨度连续刚构桥预应力束沿程应力试验研究

为了解预应力混凝土结构中预应力束的实际有效预应力沿程分布情况,选取野三河大桥大跨度连续刚构中的典型预应力束,设计制作近百米长的预应力钢筋混凝土模型进行试验研究。试验结果表明,预应力束的沿程应力分布从张拉端向钢束中部(两端张拉)或向被动端(一端张拉)逐渐减小;同一预应力束中不同钢绞线之间受力不均匀,且差别较大;为获得相对较大的有效预应力,宜采用两端张拉,并选用塑料波纹管。

大跨PC连续刚构桥结构性能参数影响分析

目前大跨预应力混凝土(PC)连续刚构箱梁桥在运营过程中普遍存在梁体开裂和跨中下挠病害,至今无法有效解决。根据依托工程建立结构空间有限元分析模型,研究分析了纵向和竖向预应力损失、结构超重、混凝土加载龄期、跨中下挠等不利因素对大跨PC连续刚构桥工作性能和受力情况的影响,因而避免结构因上述因素而产生过量的开裂和下挠,并为完善此类桥梁的设计和施工方法提供依据。

高墩大跨小半径曲线连续刚构桥施工阶段结构分析

结合工程实例广西崇左至靖西高速公路古龙山大桥,采用空间有限元软件MIDAS/CIVIL,对高墩大跨小半径曲线连续刚构桥结构悬臂施工阶段和成桥阶段箱梁的空间位移与应力进行计算分析,为箱梁悬臂施工时的线形、应力控制提供理论依据。

大跨径连续刚构桥不同龄期混凝土结合面收缩影响研究

以金塘大桥东通航孔216 m连续刚构为背景,分析不同龄期混凝土结合面的收缩应力分布特点。采用空间有限元与理论分析相结合的方式,比较不同分层浇筑时间间隔、配筋率、环境年平均相对湿度以及不同国家规范下的收缩效应,总结各因素对结合面收缩的影响。研究结果表明:由截面突变引起的结合面收缩效应明显;收缩应力随分层浇筑时间间隔和配筋率的增加而略微增大;环境湿度对结合面收缩的影响最为显著;对于大尺寸构件,采用AASHTO规范计算的结合面收缩应力水平明显高于JTGD62—2004,建议对JTG D62—2004中理论厚度取值设置上限。

预应力混凝土桥梁弯曲孔道接触应力研究

大跨度预应力混凝土桥梁运营过程中,箱梁跨中下挠与腹板开裂现象十分普遍.从结构受力分析,混凝土箱梁徐变效应所带来的跨中下挠,客观上表明梁体处于拉应力状态,与结构设计意图大相径庭,意味着预应力混凝土结构设计理论尚存在某些弊端.为探究预应力钢束与弯曲孔道间接触应力的分布规律以及孔道相关参数的影响,基于赫兹接触理论,通过一组预应力弯曲孔道模型挤压试验,借助CT扫描技术获取试验模型的形变数据,并结合有限元分析软件ANSYS进行数值模拟.结果表明其接触应力分布呈钟形,接触应力大小与张拉力正相关,与曲率半径负相关,接触应力梯度与接触角度负相关.研究结论对预应力混凝土构件设计理论的修正具有参考意义.

腊芒大桥体外预应力加固分析与设计

通过有限元模型仿真分析,研究了大跨径连续刚构桥设计荷载等级发生变化时的受力特性,发现箱梁抗裂性不符合规范要求。根据计算分析结果和连续刚构桥的特点,提出了体外预应力加固方案,并对加固后的结构进行了计算分析。结果表明采用体外预应力进行加固,可以明显改善其承载能力和抗裂性能。

大跨曲线与直线刚构桥水平双向多点地震反应分析对比

利用多维多点激励的反应谱法对某大跨曲线刚构桥进行了水平双向多点地震反应分析,与相同结构尺寸的直线桥进行对比分析。结果表明:多点激励对于桥墩受力是有利的,减少了桥墩顺桥向响应,且对横桥向响应影响不大;直线桥和曲线桥在水平双向多点激励下桥墩受力相差不大。多点激励对主梁的地震响应是不利的,较大地放大了主梁的地震响应,尤其对主梁的扭矩放大作用很明显。另外,由于一致激励时,直线桥主梁受力幅值相对较小,相比曲线桥受多点地震激励的影响更加显著。该类桥型抗震设计时,由于主墩为抗震设计的薄弱部位,无论直线桥还是曲线桥,可不考虑多点激励对桥梁的影响。此外,对于常见的大跨曲线刚构桥(曲率半径大于300m),可按展开的直线桥进行抗震设计。

钢管混凝土组合格构柱高墩大跨连续刚构桥动力特性分析

结合某山区高墩大跨连续刚构桥的动力特性分析,研究了钢—混凝土组合格构柱高墩连续刚构桥的动力特性分析方法,探讨了该类桥梁的动力特性结构行为及规律;在一定参数的基础上,研究了墩高、边界约束条件、曲线形式、曲线半径和横向连接系等参数的影响。计算结果为该类桥梁的抗风、抗震设计研究提供了分析基础。

预应力筋布置对曲线刚构桥受力和变形的影响研究

曲线刚构桥是一种受力复杂的结构体系,一方面预应力效应能提高结构的承载能力,另一方面也会给结构带来一些不利影响。针对曲线刚构桥弯-扭耦合的力学特点,以冻青树左线——曲线预应力混凝土刚构桥为背景,基于空间有限元方法分析了主梁在运营阶段的受力和变形。分别研究了不对称张拉、不对称布筋、腹板钢束下调等不同预应力设置方案对主梁扭矩、支座反力、径向位移、竖向位移及扭转角的影响,并比较了不同方案下的计算结果差异。通过对预应力效应进行分析,得出了一些有益结论,可为完善曲线预应力混凝土刚构桥的设计和施工提供依据。