Analysis of Key Technologies in the Design of Small and Medium Span Basket Type Steel Box Tied Arch Bridge

In order to ensure the construction quality and safety of small and medium span basket type steel box tied arch bridge,this paper takes a practical project as an example to analyze the key technologies in its design process.It is hoped that this analysis can provide corresponding reference for the design and construction of this kind of arch bridge.

墩梁半刚性连接的钢-混组合梁整体桥设计

湖州北刘屋桥为墩梁半刚性连接的钢-混组合梁整体桥,桥长38.2m,桥宽12.14m,跨径布置为(0.5+12+0.6+12+0.6+12+0.5)m。该桥主梁采用耐候工字钢和现浇混凝土桥面板组成的钢-混组合梁;在主梁与盖梁之间设置橡胶衬垫以适应主梁的弯曲变形;在盖梁中设置外包橡胶套的钢棒,并与端横梁现浇成整体,形成墩梁半刚接并取消墩上支座;采用整体式桥台去除伸缩缝,实现全桥无伸缩缝和支座。采用MIDAS Civil软件建立该桥有限元模型,分析其受力性能,结果表明:恒载作用下,采用整体式桥台,能更有效地发挥混凝土桥面板和钢梁各自的材料性能;桥墩位置无论采用墩梁铰接还是墩梁半刚接,均不影响整体桥主梁应力分布;温度荷载作用下,墩梁半刚接整体桥与墩梁铰接整体桥在墩顶位置处的应力分布有所不同。

中小跨径梁桥中组合橡胶支座的减隔震性能分析

地震作用下,中小跨径梁桥所用板式橡胶支座易出现滑动,使墩梁的位移偏大,而组合橡胶支座的耗能能力及位移能力相对高。采用拟静力试验及有限元分析探讨了组合橡胶支座、板式橡胶支座各工况下的地震响应,结果表明:中小跨径梁桥采用组合橡胶支座能够有效防止支座滑动,显著降低了桥墩弯矩与支座位移。

山区低等级公路中小跨径桥梁设计关键问题研究

随着我国公路桥梁建设的不断发展,工程规模不断扩大,对中小跨径桥梁的选择与设计提出了更高的要求。本文首先从地形地质条件、高度跨度关系、结构形式等几个角度,对桥梁的选择与设计进行了论述;其次探讨了上部结构的选取与设计,以及下部结构的选取与设计,以期为更多的工程项目提供参考。

小宽跨比山区中小跨径桥梁设计要点研究

随着我国基础设施建设的不断推进,山区中小跨径桥梁的设计和施工技术日臻完善。本文在前人研究的基础上,进一步探讨小宽跨比山区中小跨径桥梁设计要点,以期为山区桥梁设计提供更为详尽的参考。

FRP-混凝土组合梁在中小跨径公路桥梁中的设计方法

以辽宁省新民市北西线姜屯桥为试验桥,对FRP-混凝土组合梁桥设计方法进行研究。以该中小跨径FRP-混凝土组合梁为研究对象,运用有限元分析和试验结合的方法,从各向异性材料的受力性能、组合梁的整体受力状况和刚度、横向连接处理方法等方面,阐述了FRP-混凝土组合梁桥关键控制节点的设计方法。

重载并行对中小跨径梁桥可靠度的影响

为研究重载并行作用对中小跨径梁桥可靠度的影响,基于最不利效应提取实测重载数据,对比计算了所有车辆并行概率与重载并行概率,提出了基于随机车队流的重载并行实况模拟方法,分别建立了T梁桥、箱梁桥和空心板梁桥有限元模型,考虑材料性能及截面几何尺寸随机变异性对结构抗力的影响,采用JC法分别计算不同重载并行和主车道单车作用下各主梁的可靠度指标。研究结果表明:重载并行时主梁构件的可靠度指标显著降低,与单车作用相比,可靠度指标最大降低了40%,仅达到规范目标可靠度的50%左右;同时,重载并行对箱型梁桥可靠度的影响最大,各构件的计算可靠度指标为2.3~3.7,相对单车作用降低了23%~40%。

地震作用下基于性能的中小跨径梁桥横向支承约束系统设计优化

支承约束系统对中小跨径梁桥抗震有显著意义,该研究提出一种基于性能的方法优化桥梁的支承约束系统参数。以汶马高速公路中的简支梁桥群组为例,采用铅芯橡胶支座进行桥梁横桥向的抗震性能优化。首先参数化建立桥梁的OpenSees有限元模型,对桥梁支座—挡块组成的支承约束体系的初始设计进行非线性时程分析;由logistic回归得到了以工程需求参数(engineering demand parameter, EDP)为条件的桥梁构件级易损性函数,推导了桥梁的统一系统级性能指标修复成本比(repair cost ratio, RCR),将其作为优化程序的目标函数;利用遗传算法建立了支承约束系统设计参数的优化程序。研究结果表明:在以EDP为条件建立的桥梁构件级易损性函数中,桥墩和支座的损伤概率对不同的支承约束系统设计不敏感,推导的RCR可以涵盖不同的支承约束系统。利用该程序优化了案例桥梁群组的铅芯橡胶支座约束系统设计参数,当支座屈服强度约为(0.16±0.02)倍的桥墩屈服强度,支座屈服后刚度约为(0.054 8±0.008 1)倍的桥墩弹性刚度,挡块与主梁的间距为0.098 m,挡块刚度取为185×104kN/m时,桥墩和支座产生的地震响应能够显著降低桥梁的RCR。

中小跨径超宽钢板组合梁桥整孔吊装技术研究

整孔吊装钢主梁是实现中小跨径钢板组合梁桥工厂化、装配化和快速建造的关键技术。已安装跨钢主梁受力变形导致悬臂端偏离竖直拼接面,会影响钢主梁精准拼接和高效施工。以新平河特大桥为例,建立钢主梁挠度理论计算模型,结合ABAQUS数值模拟和现场挠度监测对悬臂位移变形量准确预测,为悬臂拼接提供可靠的数据支持,并给出中小跨径超宽钢板组合梁桥整孔吊装的详细施工方法。结果表明:简化的力学计算模型具有较好的适用性,理论计算挠度值与数值分析结果、现场监测值相吻合;钢主梁悬臂端位移变形量理论计算值和数值计算值分别为88.58 mm和91.87 mm;钢主梁前后起吊点初始高度差以200 mm为宜。新平河特大桥是国内山区首次采用整孔吊装的多主梁钢板组合梁连续桥,可为类似工程实践提供参考。

中小跨径桥梁病害调查与损伤状态的快速识别方法研究

为了研究当下中小跨径桥梁广泛存在的开裂损伤问题,通过对赣北地区九江市范围内的柴桑区、修水县和庐山市的28座空心板桥、混凝土小箱梁桥与刚构桥进行病害检查,发现在重载交通作用下,桥面系、支座和下部构件等部位出现竖向开裂与网裂占比较高。依托曲率模态理论,提出一种一阶曲率模态损伤因子比(DFR)的桥梁损伤快速识别方法。通过对一座典型中小跨径简支梁桥进行5%~80%的单损伤工况和20%~90%的多损伤工况的预设损伤识别,结果表明桥梁损伤部位的模态曲线具有明显突变,能够满足桥梁初始损伤的定位需求。最后,对桥梁表观耐久性与内部性能监测进行了预测和分析。

中小跨径桥梁截面优化设计研究

公路工程建设的高速发展,实现了对道路桥梁工程发展的有效推动,各种类型的桥梁,尤其是中小跨径桥梁数量和规模均在显著增加。为确保能够更好地完成桥梁结构设计,设计人员一直在对桥梁设计尤其是截面设计进行优化,希望能够通过合理进行截面设置的方式,保证桥梁整体结构的设置质量,确保桥梁项目后续能够得到高质量使用,为地区交通发展做出更大的贡献。该文将以滨河路项目为例,通过对项目基本情况的介绍,对遗传算法和结构优化相关内容进行分析,并以此为切入点对中小跨径桥梁截面优化设计展开深度探讨,旨在提高中小跨径桥梁截面优化设计水平,推动我国桥梁工程稳定性发展。

中小跨径梁桥地震易损性分析

以一座具有较大墩高差异的中小跨径梁桥为例,利用OpenSees有限元软件,考虑地震动的不确定性,建立了该桥的非线性分析模型,合理选取了100条地震动与该模型组合得到所需桥梁样本,计算分析得到该桥的地震响应。选取合理损伤评价指标分别定义桥墩和支座的不同破坏状态,建立了桥墩和支座在纵桥向和横桥向的地震易损性曲线并进行对比分析。结果表明:地震作用下,桥墩和支座均容易发生损伤,支座发生损伤的概率更大,尤其是滑动支座;设置滑动支座的桥墩在地震作用下的损伤概率较低,不易发生严重的损伤;需要对支座和桥墩采取一定的加固和保护措施。

中小跨径公路桥梁设计探析

文中围绕中小跨径公路桥梁设计原则和要点展开分析,并结合某山区高速公路桥梁工程项目,探析了中小跨径公路桥梁设计的实例应用,以提升公路桥梁设计水平。

中小跨径公路桥梁抗震设计理念

总结汶川地震中不同桥型的性能表现,重点比较简支梁桥与连续梁桥、梁桥和拱桥的受损情况,并基于实际震害经验,提出桥型选择的一些原则;基于抗震计算无法得到结构响应精确值的事实,建议抗震设计中采取"多道设防,分级耗能"的抗震设防理念,重点讲述保险丝式单元的应用,提出桥梁抗震设计的"一可三易(可控、易检、易修、易换)"原则,即"损伤部位及损伤程度可控,损伤部位易检,损伤构件易修,破坏构件易换",基于"多道设防,分级耗能"和"一可三易"原则,建议中小跨径梁桥在破坏性地震作用下,支座作为保险丝式单元优先损坏,桥墩可出现易修复的塑性铰,桩基不能损伤。最后对一个实际工程,阐述孔跨布置的选择理念、桥墩抗剪能力的计算过程及双层抗震挡块的构造措施。研究成果可解决实际桥梁抗震设计工作中的部分问题。

可液化河谷场地不同形式梁式桥的地震反应

场地液化对河谷场地中不同结构体系、不同基础形式的梁式桥的地震反应可能具有不同程度的影响.针对该问题,以典型可液化河谷场地三跨梁式桥为背景,建立了二维场地-桥梁结构一体化有限元模型,包括群桩基础简支梁桥、群桩基础连续梁桥和桩柱式基础简支梁桥3种桥型,并进行非线性地震反应分析.从场地和桥梁震后变形、桩基础变形分布、桥墩漂移率、滑动支座位移和桥台伸缩缝位移等方面,探究不同形式梁桥的地震反应规律,重点揭示场地液化对不同形式梁式桥地震反应的影响规律.结果表明:场地液化会显著增大群桩基础简支梁桥的落梁风险,群桩基础连续梁桥受场地液化的影响次之,桥台处的落梁、台梁碰撞风险也较大,而桩柱式基础简支梁桥受场地液化的影响较小.

新标准车道荷载作用下中小跨度桥梁设计研究

2015年新实施的《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）将公路-Ⅰ级车道荷载集中荷载标准值由180~360kN增加到270~360kN。为指导新标准下桥梁设计,以13,16,20,25,30m标准跨径的预应力混凝土T形简支梁桥为研究对象,对比分析车道荷载增加后边梁和中梁跨中活载弯矩、作用基本组合值、作用短期组合值、作用长期组合值的变化;对边梁和中梁预应力钢绞线和受拉区普通钢筋进行对比计算,给出新荷载标准下需增加的配束要求。研究表明：活载引起的边梁跨中弯矩最大增幅为27%;作用基本组合、短期组合、长期组合的最大增幅分别为22%、18%和14%。新标准下所需的预应力钢束和普通受拉钢筋数目均增大,5种跨径下单片边梁分别增配Ф15.2预应力钢绞线3束、3束、2束、1束、1束,受拉区普通钢筋分别增配2根Ф2、3根Ф2、1根Ф5、1根Ф5和0根Ф5;单片中梁分别增配Ф15.2预应力钢绞线2束、2束、2束、1束、1束,受拉区普通钢筋分别增配3根Ф2、2根Ф2、0根Ф5、0根Ф5和0根Ф5。

常见中小跨混凝土梁桥的恒活载效应比例关系研究

鉴于国内外针对中小跨桥梁安全监测的科学研究、技术规范和工程实践相对滞后,研究了常见中小跨梁桥的恒活载效应比例关系及与大跨径桥梁的差异。选取多座具有代表性的桥梁并建立有限元计算模型,提取跨中位置的恒、活载弯矩值,分析了中小跨梁桥的恒活载效应占比。通过计算和对比分析表明:常见中小跨混凝土梁桥的活载效应占比很高,且随跨径的增大而逐步减小。相同跨径不同桥宽的混凝土简支梁桥,活载占比差别很小;相同跨径不同截面形式的中小桥活载占比存在差异,其中T梁的活载占比最大,小箱梁次之,空心板最小;不同时期的相同跨径中小桥活载占比随着设计规范和设计荷载等级的更新及设计理念变化而减少。中小跨梁桥在活载响应比例上明显大于大跨径梁桥,这种差异会明显影响基于活载、恒载响应进行安全监测数据预警及评判方法的选择。

浙江省中小跨径混凝土桥梁整体状况与典型病害研究

调研了浙江省在役中小跨径混凝土桥梁现状。从桥梁跨度、修建年度、上部结构、荷载等级、技术状况、主要病害位置等几个方面对浙江省的中小跨径混凝土桥梁进行了归类统计分析;着重介绍了数量最多的现浇板梁桥和预制空心板梁桥中存在的一些典型病害。研究成果可为中小跨径混凝土桥梁在结构实时监测和管养措施制定等方面的研究提供基础性技术资料。

冷弯U形组合梁长期受力性能研究

为评估冷弯U形组合梁的长期受力性能,建立U形组合梁三维有限元模型,在子程序中开发混凝土的徐变与收缩时变本构及焊钉连接件的抗剪刚度时变本构,研究恒载、徐变及收缩作用对组合梁长期效应的影响.结果表明,混凝土徐变与收缩10年,组合梁在自重作用下的跨中挠度终值较初期增加约75%,跨中挠度终值由恒载、收缩及徐变三种作用组成的比例分别为50.2%,37.2%,12.6%.组合梁端部的焊钉剪力大小增加约1倍,梁端处焊钉的承剪安全储备削弱.组合梁跨中截面的中性轴高度终值较初期降低26.3%,U形钢梁屈曲失效的可能性增大.工程设计宜考虑混凝土的时变作用对冷弯U形组合梁的预拱度设置、界面焊钉连接件的承剪安全性及冷弯U形钢梁长期稳定性的影响.

基于中小跨梁桥结构响应特点的阈值设定及应用

鉴于国内外针对中小跨梁桥安全监测的研究和实践相对较少,分析了活载效应比例对桥梁安全监测评估方法选取的影响并做出相应选取,设定了基于中小桥结构响应特点的预警阈值表达式,推导了适用于中小桥动态采集的数据有效性系数公式,以重庆罗家坝桥为工程实例进行应用并对其监测数据进行分析。结果表明:中小桥宜采用基于活载响应监测值进行运营期的安全状态评估;基于中小桥结构响应特点的预警阈值设定,需在有限元理论计算值的基础上同时兼顾校验系数和数据有效性系数的影响;所应用桥梁γ=0.81,应变指标Z1=43με、Z2=57με,挠度指标Z1=6.32 mm、Z2=8.42 mm;根据应变和挠度指标的一级、二级预警条件偶然成立,判定该桥处于一级(黄色)预警状态,尚不存在安全问题,对于超载车辆过桥需引起关注。