高大渡槽双端圆弧渐变空心墩施工技术

亭子口灌区一期工程第Ⅲ标项目全渠线地貌起伏较大,坡陡谷深,共设置高大渡槽7座,其支撑体系为双端圆弧渐变空心墩。针对这一特点,笔者以高效模板系统与周转使用的施工技术为研究对象,利用标准段液压爬模系统匹配更换双端半圆模板实现渐变爬升,通过若干个相邻槽墩组合成有限单元,在各单元间组织先高后低周转使用液压爬模系统进行流水作业的过程。该施工技术在桐子坝渡槽槽墩施工中得到了成功的应用,取得了较好的效果。

高墩三维日照温度场数值模拟及试验研究

研究目的:山区高速铁路圆端形空心高墩在日照作用下会存在温差,当截面温差及桥墩高度较大时,就会引起桥墩温度应力及墩顶位移,从而影响高速铁路运行的安全性及舒适性。为获取高墩三维日照温度场及温度变形规律,本文建立高墩三维温度场有限元模型,对高墩日照温度变化开展现场试验及模型验证,以68 m圆端形空心高墩为例,分析高墩径向、竖向温度场,以及高墩在日照作用下的变形和受力特征。研究结论:(1)高墩在日照作用下,径向温度沿壁厚方向变化符合负指数函数T_x=Ae^(-ax)+B变化规律,日照温度影响深度约为0.60 m;(2)桥墩表面竖向温度符合T_z=Ae^(-ax)+kz+B函数变化规律;(3)墩顶最大水平位移发生在18:00左右,因此可取18:00的温度场作为控制荷载,对桥墩结构的变形进行检算;(4)桥墩内、外壁均会受到拉应力的影响,在设计时应同时考虑内、外表面的配筋加强,以保证桥墩的抗裂和安全性;(5)该研究成果可为高速铁路圆端形空心高墩的设计和施工提供参考。

高铁圆端形空心高墩日照温度场数值分析

为获得山区高速铁路圆端形空心高墩任意高度处的三维日照温度场及温度变形规律,以合福高铁南平建溪特大桥的68m圆端形空心高墩为例,通过建立高墩截面的二维温度场有限元模型,并采用三维插值算法将其拓展至三维温度计算模型,计算分析了高墩径向、竖向温度场,以及高墩在日照作用下的变形特征。结果表明:高墩在日照作用下,径向温度沿壁厚方向变化符合负指函数变化规律,日照温度影响深度约为0.60m;桥墩表面竖向温度符合负指数加线性函数变化规律;在日照作用下,墩顶最大水平位移和墩顶转角均发生在18:00左右,最大位移为12.9mm,最大转角为0.261‰rad,可取18:00左右的温度场作为控制荷载,对桥墩结构的变形进行检算。

高速铁路高墩极值温度变形研究

为研究极值温度作用模式下高墩-梁轨体系的温度变形,需要获得混凝土高墩在日照作用下产生极值温度分布规律。基于昌赣铁路客运专线某高墩桥梁一年的温度监测数据,采用广义帕累托模型和时间序列加法模型分别对高墩100年重现期的极值温差分量和均匀温度分量进行了估计,并采用负指数函数对沿壁厚方向的温差进行拟合,获得了高墩极值温度组合。然后,采用热-力耦合的三维有限元模型计算了极值温度组合下的温度变形。结果表明:桥墩的地理位置东西侧温差为23.62℃,南北侧温差为6.91℃,且沿壁厚方向满足负指数函数分布时,为温度作用最不利情况;年均匀温度方程可获得每日均匀温度取值,并得到100年重现期内最大均匀温度可达51.2℃,最低为-9.8℃;通过极值温差和均匀温度分量的组合,可计算高墩在极值温度作用下的温度变形,为高速铁路桥梁设计和运营期内温度变形计算提供参考。

基于实测日照温差的空心薄壁高墩线形解析算法

为了更为准确地计算日照温差影响下空心薄壁高墩的墩身线形,针对其结构特点,采用解析方法导出了基于实测日照温差的墩身线形计算公式。以贵州省驾荔高速公路布用大桥5号空心薄壁高墩为实例,将5号墩墩顶位移解析计算值、规范计算值、有限元计算值、现场实测值进行比较,并分析了日照温差、墩身高度、壁厚对墩身线形的影响。结果表明:解析算法计算结果可靠,针对性强,较规范计算值更接近于墩顶实测值,最大差值仅0.507mm,具有相当高的精度;日照温差和墩身高度对墩身线形的影响较大,对壁厚的影响较小;温差为10℃时,75m高墩顺桥向最大偏移达1.5cm,在高墩施工中应考虑日照温差和桥墩高度对墩身线形的影响。

铁路圆端空心高墩振动台模型试验研究

为研究不同水准地震下铁路圆端空心高墩震损模式和动力响应特征,以单线铁路40m圆端空心墩为研究对象,进行了3个1/6缩尺桥墩模型振动台试验,并与同类桥墩拟静力试验比较。结果表明:地震下桥墩损伤模式与拟静力结果存在显著差异,相同墩顶位移角下动力试件裂缝沿整个墩身分布,而拟静力试件裂缝主要集中在约2/3墩高范围内;振动台试件除在墩底倒角上缘附近形成明显塑性区域外,受高阶振型影响,墩身中上部仍出现较密集裂缝,为圆端空心高墩潜在塑性铰区;随着输入地震动PGA的增加,桥墩阻尼比、加速度、位移及应变响应增大,损伤累积导致自振频率和墩顶动力放大系数减小;桥墩在0.15g^0.2gPGA下开裂,0.45g^0.5g时首次屈服,0.55g^0.6g时进入等效屈服,最大工况0.8g或0.9gPGA下墩顶位移角为1.18%~1.48%,此时构件进入非线性状态;罕遇地震下试件DB-2(体积配箍率ρ_s=1.268%)抗震性能最优,试件DB-1(体积配箍率ρ_s=0.630%)次之,试件DB-3(体积配箍率ρ_s=0.270%)延性较差、易发生脆性破坏。

圆端形薄壁变坡空心高墩群模板设计及施工组织

结合某铁路桥梁圆端形薄壁变坡空心高墩群施工实例,介绍了圆端形薄壁变坡空心高墩“一模到顶”满配式模板和圆端可调翻模两种模板配置形式及设计思路,计算确定了两种形式模板配置数量,分析了两种形式模板的特点。实践证明,“一模到顶”满配式模板、圆端可调翻模两种模板配置形式均适合连续高墩群施工;圆端可调翻模虽设计复杂、加工精度要求更高,但其经济性更好、适用性更强。

混凝土防护下空心高墩抗爆研究

从空心高墩的抗爆研究需求着手,以某铁路高桥桥墩为研究对象,运用数值仿真的方法,探究防护混凝土厚度和强度对高墩抗爆能力的影响。结果表明,增加混凝土防护厚度能有效降低空心高墩的毁伤,混凝土强度在C20~C40范围内,提高混凝土强度可显著降低高墩遭受的毁伤。该结果可为高墩抗爆设计及高墩建设贯彻国防要求提供借鉴。