体外预应力加固曲线PC连续刚构桥受力性能分析

越来越多的桥梁随着使用年限的增长出现跨中下挠和裂缝等病害,其中,曲线PC连续刚构桥较为严重,需对其进行加固设计。为了准确反映病害桥梁的现状,本文提出基于Midas/Civil的4种损伤工况模型,根据挠度确定损伤工况并以此作为计算模型分析病害产生的原因。根据体外索下弯的次数提出3种加固方案并建立模型,依据加固思路对加固前后的抗弯承载力、截面上下缘应力以及挠度进行对比分析。结果表明:体外预应力张拉后,桥梁极限承载力、结构刚度以及压应力储备都得到提升,且抑制了主梁下挠,改善结构线形。

大跨度异形曲线连续刚构桥的设计研究

以贵州贵御温泉大桥为例,针对连续刚构桥异形曲线的特点,介绍(80+145+80)m大跨度异形曲线连续刚构桥的总体设计,提出通过调整腹板及底板厚度来控制平衡重的设计方法,进行合理的构造和配束设计。建立3D模型,进行静力、屈曲稳定及动力特性分析。研究表明,桥梁的弯扭耦合效应较小,变形和应力均处于合理范围;屈曲稳定性较好,变宽段的稳定性比等宽段稍差;动力特性以纵飘和横弯为主。桥梁设计合理,满足规范要求,可为同类桥梁设计提供参考。

考虑各施工阶段受力影响的连续刚构桥梁地震损伤分析

为研究处于各施工阶段的连续刚构桥梁受力情况的不同在抗震易损性方面的影响,通过研究一座大跨高墩连续刚构桥进一步对该类桥的地震损伤性能进行分析。以Midas/Civil软件建立各施工阶段模型,提取施工阶段的受力情况,并将各阶段受力情况输入Abaqus软件建立的结构模型中,并以等效荷载法提出的适用于连续刚构桥在施工阶段下主梁和主墩的内力等效荷载计算公式验证内力的吻合情况。基于规范反应谱生成10组近断层脉冲型地震动记录,分别输入两组模型,以增量动力分析法对是否考虑施工阶段受力情况的两组模型进行时程分析。曲率延性系数为损伤指标划分损伤状态,基于理论易损性分析方法,加速度峰值作为地震动强度指标,取得主墩墩底、墩顶和墩梁固结处地震易损性曲线。研究结果显示:内力等效荷载计算公式模拟的等效内力与各施工阶段的内力吻合较准确;相同地震动强度不同施工阶段下,墩底、墩顶和墩梁固结处各损伤状态的损伤超越概率均随主梁悬臂长度的增加而增加;不考虑施工阶段桥梁的受力将会低估墩底、墩顶的损伤概率,同时高估墩梁固结处的损伤概率。损伤概率低估量在墩底沿纵桥向最大,且该低估量的大小也与主梁悬臂长度有直接关系,随悬臂长度的增加而增大。

高速铁路下承式连续刚构-拱组合桥的冲击系数研究

以某高速铁路下承式3跨连续刚构-拱组合桥为依托,基于有限元理论和多体动力学理论建立车-桥耦合动力分析模型,进行20组轨道不平顺、75个速度共1500种工况的下承式连续刚构-拱组合桥边跨梁、中跨梁、拱肋和吊杆主要构件冲击系数的变化规律及分布特征研究,并对得到的冲击系数进行曲线拟合。结果表明:连续刚构-拱组合桥主要构件在不同位置处冲击系数存在差异,边跨梁的冲击系数大于中跨梁;列车出桥侧边跨梁跨中冲击系数最大,其值为1.131,中跨梁跨中最小,其值为1.020;桥梁中跨1/4位置处的梁、拱肋和吊杆的冲击系数相对较大,且从大到小依次为吊杆、拱肋、梁。相比现行铁路桥梁设计规范中全桥取同一个冲击系数,本文得到的冲击系数拟合式能准确计算桥梁不同构件的冲击系数,可用于桥梁主要构件的设计。

多跨曲线连续刚构桥悬臂施工控制试验研究

曲线连续刚构桥在悬臂浇筑施工中,由于结构体系随着施工进程不断转换,导致结构的受力状态愈加复杂。为确保曲线连续刚构桥顺利合龙且应力状态满足设计要求,需对施工中结构状态进行分析研究。以马王河特大桥主桥为工程背景,使用Midas Civil软件建立有限元模型,并计算了施工阶段桥梁的预拱度值及立模标高;在与现场实测应力及线形数据进行对比后,在二者吻合的基础上对全桥最终线形进行了拟合,结果表明:成桥后桥梁结构的受力状态及线形与目标一致。

桥墩类型对曲线连续刚构桥结构性能影响研究

为研究不同类型的桥墩对曲线连续刚构桥结构性能的影响,以某高速公路曲线连续刚构桥工程为研究对象,选取单肢空心薄壁和双肢空心薄壁墩身结构,建立空间有限元模型,对其稳定性和地震波双向激励下的抗震性能进行研究。结果表明:曲率半径的改变对该桥梁的稳定性无显著影响。最大悬臂施工阶段和成桥阶段,单肢空心薄壁墩的稳定性优于双肢空心薄壁墩,双肢空心薄壁墩较单肢墩有更好的抗侧倾能力。双肢空心薄壁墩抗震性能由于单肢空心薄壁墩,且在地震波双向激励下,双肢空心薄壁墩的墩轴力需求增加。

施工阶段曲线预应力连续刚构桥空间受力分析

为研究曲线预应力连续刚构桥施工阶段空间受力特性,以南京至句容城际轨道交通工程上1座五跨连续刚构桥为研究背景,利用ABAQUS有限元模型建立不同曲线半径桥梁模型。通过对最大悬臂状态下截面正应力受不同曲线半径的影响分析,研究便于工程应用的实用计算方法。研究表明,在自重和预应力荷载作用下,墩顶截面正应力出现内小外大现象,其余截面则出现内大外小现象。通过指数函数拟合公式提出较为简便的以直代曲实用计算方法,为工程实际提供参考。

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。

小曲线半径段连续刚构施工技术研究

结合工程实例研究小曲线半径段多跨连续刚构桥挂篮施工技术。论文分析了连续刚构悬臂浇筑自由端在日照温差、风速作用下的变形和位移,掌握了连续刚构桥的变形规律,从而实现了连续刚构施工平面线形及挠度控制。同时在工艺上采取装配式托架,挂篮4%横坡调整,轨道采用分段设计等技术创新手段,实现了小曲线半径多跨连续刚构桥线性控制,提高了挂篮使用的稳定性及小半径挂篮转弯等技术要求。

曲线刚构桥梁挂篮法施工及墩顶现浇段无托架法施工技术

结合豹子冲1号大桥工程项目,围绕曲线刚构桥梁挂篮法及墩顶现浇段无托架法施工技术展开研究,论文详细阐述了其施工技术要点,并采取线形控制、施工监控等质量控制措施,最终取得了良好的施工效果。经过实践可知:利用挂篮系统与定型钢模板组合完成边跨墩顶现浇段施工,并利用改装挂篮系统完成连续刚构的跨中合龙具有可行性。

曲率半径对连续刚构桥成桥阶段受力影响

为研究曲率半径对曲线刚构桥成桥阶段受力的影响,借助有限元软件建立不同曲率半径的连续刚构桥数值模型,并针对曲线刚构桥的主墩纵向弯矩、主梁扭矩、主墩剪力以及桥台支座反力的变化规律进行对比分析。结果表明:曲率半径的增大会使曲线刚构桥的主墩弯矩和剪力出现小幅降低,但对于曲线刚构桥整体结构受力的影响可忽略不计;曲率半径的增大会增大2#墩截面的最大扭矩,但同时会降低3#墩截面的最大扭矩,且两墩间的扭矩差值会越来越小,可使主梁扭矩分布更为均匀;曲率半径的增大会降低2#、3#墩的支座反力,同时两墩间的支座反力差值也越来越小,可使桥台支座反力分布更为均匀,有利于保障曲线刚构桥的结构安全性。

非规则连续刚构桥地震易损性分析

为探讨非规则桥梁的抗震性能,建立了典型非规则公路桥梁的地震易损性理论模型.考虑桥梁结构参数和地震动的不确定性,抽样生成桥梁地震易损性分析模型样本库.用Open Sees软件对模型样本库进行非线性动力时程分析,以获得结构动力响应.在研究桥墩反弯点时程曲线和桥墩曲率包络线分布特征的基础上确定桥梁构件的损伤指标.采用概率地震需求分析方法获得桥梁各构件易损性曲线,并基于一阶可靠度理论获得桥梁系统的易损性曲线.结果表明:在地震作用下,非规则桥梁支座最容易损伤破坏,桥梁系统的易损性明显高于桥梁构件的易损性;易损性曲线可用于评估非规则桥梁的抗震性能,为震后桥梁损伤识别提供依据.

桥墩截面形式对弯连续刚构桥地震响应的影响

为了研究桥墩截面形式对弯连续刚构桥动力及地震响应的影响,以某工程实例为背景,建立了空间有限元分析模型,研究了桥墩外形尺寸、截面面积、截面纵向刚度等参数对结构自振特性的影响,在此基础上,利用线弹性时程法,对比分析了这些参数变化对空心墩与实心墩结构地震响应的影响。研究结果表明,桥墩截面形式的不同使得结构的振型系列发生了改变,具有空心墩的连续刚构桥与具有实心墩的连续刚构桥相比,当两者的外形尺寸相同时,前者的频率较低,当两者桥墩面积相同时,前者频率较高,在纵向刚度相同的情况下,前者频率稍低;采用空心墩时,墩底应力及主梁位移比相应实心墩的小,当桥墩纵向刚度相同时,空心墩和实心墩的地震响应基本相同。

独柱曲线刚构匝道桥抗倾覆稳定试验研究

以2009年7月15日津晋高速公路港塘互通立交A匝道桥发生的桥梁倒塌事故为镜鉴,结合青银高速公路河北段自身的特点,确定出以永安立交两座独柱支承连续曲线混凝土单箱单室箱梁刚构桥作为主要的研究对象.并以有限元理论分析为基础,利用Ansys多工况仿真技术,辅以模型试验加以验证的方法,研究独柱曲线连续梁桥的力学性能.得出桥梁在各荷载工况作用下各个控制断面的应力及位移分布情况,并确定出车辆荷载最不利轮位及车辆吨位级数,获得了青银高速公路C匝道独柱混凝土曲线箱梁桥可能发生倾覆的极端荷载布置形式,提出现阶段避免此类桥型发生桥梁事故的建议,并为永久解决该桥的车辆荷载倾覆问题提出了加固方案.

湖里大道立交桥施工阶段有限元分析

湖里大道立交桥为预应力曲线斜腿连续刚构系杆拱桥 ,针对其施工特点 ,进行了施工过程三维有限元分析 ,对原设计提出了若干改进意见。

双薄壁高墩曲线连续刚构桥地震响应分析

为确定双薄壁高墩曲线连续刚构桥的自振特性和最不利地震激励方向,以某大跨径双薄壁高墩曲线连续刚构桥为实例,对其进行了自振特性和地震响应分析。应用MIDAS/Civil有限元软件建立了该桥空间有限元计算模型,采用数值仿真方法研究了墩底边界约束、曲率半径对该高墩曲线连续刚构桥结构自振特性的影响,探讨双薄壁高墩曲线连续刚构桥动力特性,并按照最不利地震激励方向分析双薄壁高墩曲线连续刚构桥的地震响应。计算结果表明:对于高等级公路中的曲线半径较大的双薄壁高墩曲线连续刚构桥,曲率对桥梁的自振特性影响很小;曲线连续刚构桥第1阶振动模态一般为纵飘,考虑桩土结效应后其基本周期增大;以曲线桥割线方向和垂直割线方向作为双薄壁高墩曲线连续刚构桥的纵向、横向地震动的主要激励方向,其它地震动输入方向可作为曲线连续刚构桥地震响应分析的补充。

系梁设置对高墩大跨弯连续刚构桥动力特性及地震响应的影响

为了研究结构参数对弯连续刚构桥动力性质的影响,以一高墩弯连续刚构桥为工程背景,基于ANSYS有限元程序,考虑桩土与结构的相互作用,建立了有限元空间分析模型,分析了系梁的道数、系梁的刚度、系梁的位置等3个因素24个不同计算工况对结构自振特性的影响,通过线弹性时程法讨论了在不同参数设置下桥梁结构的地震响应规律.计算结果表明,系梁道数及其刚度明显改变了结构的振型序列,对结构顺桥向地震响应的影响较大,而在其它条件一定时,改变系梁的位置对桥梁结构的自振特性及地震响应影响不大.从动力学上讲,应尽量减小系梁的道数及其刚度.研究结论可为桥梁初步设计提供依据,也可供同类桥梁抗震概念设计参考.

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。

双薄壁高墩曲线多跨连续刚构桥自振特性分析

为确定双薄壁高墩曲线多跨连续刚构桥的自振特性,以某双薄壁高墩曲线五跨连续刚构桥为实例,应用ANSYS有限元软件中的Solid 65实体单元和Beam 188梁单元建立该桥空间有限元计算模型,同时利用Midas/Civil建立大桥空间梁单元有限元模型,探讨不同软件、不同单元类型以及预应力张拉对双薄壁高墩曲线多跨连续刚构桥自振频率的影响,分析曲线桥梁结构的平曲线半径对双薄壁高墩曲线连续刚构桥的自振特性的影响,最后按照桥墩等线刚度的原则分析墩高对双薄壁高墩曲线连续刚构桥的自振特性的影响.计算结果表明:曲线连续刚构桥第1阶振动模态一般为纵飘;曲线桥梁结构动力特性及其力学行为的分析,建议选用可考虑翘曲的Beam 188梁单元模型;对于高等级公路中的曲线半径较大的双薄壁高墩曲线连续刚构桥,曲率半径对桥梁的自振特性影响很小;在保持墩线刚度不变的前提下,结构的自振频率随着墩高的增大而减小,可以通过优化墩的纵桥向厚度或双薄壁墩间距改善结构的整体刚度.

大跨度曲线刚构桥预应力设置对扭矩的影响

为了减小曲线梁桥的弯-扭耦合效应,以一座大跨度曲线连续刚构桥为依托,采用有限元软件MIDAS建立空间有限元模型,计算得到自重、预应力、混凝土收缩徐变等荷载作用下的主梁扭矩分布,结果表明:曲线刚构桥主梁的扭矩主要由自重和预应力产生,且随着曲率半径的减小显著增大。因此,改变预应力筋的设置方式是抵消主梁扭矩的一种有效措施,通过不同方式改变原设计方案的对称布筋方式,得知采用预应力筋的不对称张拉以及不对称布筋方式能有效抵消恒载产生的扭矩。