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.

考虑材料时变性的服役中小跨径桥梁横向地震响应分析

构件材料性能会随服役时间的增加而退化,并导致桥梁结构抗震性能存在时变性。为探讨不同服役期下中小跨径桥梁抗震性能变化规律,以3跨预应力混凝土连续桥梁为例,通过分析材料力学性能指标时变性,量化不同服役期构件力学分析模型参数,并考虑桥墩、挡块及支座等构件力学性能退化,采用OpenSees软件建立桥梁有限元分析模型。基于非线性时程分析结果,揭示服役中小跨径桥梁横桥向地震响应时变性。研究结果表明,随着服役时间的增加,材料力学性能发生退化,使中小跨径桥梁各构件抗震能力下降;相同水平地震作用下,中小跨径桥梁主梁及挡块位移响应随服役时间的增加而降低,而桥墩损伤程度加剧,构件震害程度与不考虑构件力学性能时变性时相差较大,其中板式橡胶支座刚度及摩擦系数时变性是关键。因此,在服役中小跨径桥梁抗震分析中,有必要同时考虑桥墩、挡块及支座力学性能退化。

中小跨径简支钢板组合梁桥荷载横向分布研究

为评价经典荷载横向分布计算方法对中小跨径简支钢板组合梁桥的适用性,首先利用实桥荷载试验结果,验证了基于ABAQUS软件的三维有限元模拟方法;然后以计算跨径、主梁数量、主梁间距为研究参数,设计了108个分析模型,分别采用修正的刚性横梁法、刚接梁法、G-M法以及有限元法计算荷载横向分布影响线,进而得到单车道和多车道作用下各主梁的荷载横向分布系数;最后基于线性相关系数、横向分布影响线吻合程度指标及横向分布系数相对误差,进行横向分布线性判断及各理论计算方法的误差分析。结果表明:当钢板组合梁桥宽跨比B/L小于0.34时,各主梁在荷载作用下挠曲呈直线变形,即认为钢板组合梁桥B/L<0.34时为窄桥;利用理论计算方法计算横向分布系数时,单车道布载下,当B/L<0.2,宜采用修正刚性横梁法、刚接梁法、G-M法,当0.2<B/L<0.3,宜采用刚接梁法、G-M法,当0.3<B/L<0.75,宜采用G-M法;多车道布载下,当B/L<0.3,宜采用修正刚性横梁法、刚接梁法、G-M法,当0.3<B/L<0.45,宜采用刚接梁法、G-M法,当0.45<B/L<0.75,宜采用G-M法;提出了修正的刚性横梁法、刚接梁法、G-M法计算精度判定条件,控制理论计算结果与有限元计算结果相对误差在10%以内;研究成果可为中小跨径钢板组合梁桥的荷载横向分布计算方法选取提供依据。

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。

设置摩擦摆隔震支座的中小跨径桥梁抗震计算研究

为研究设有摩擦摆隔震支座中小跨径桥梁的抗震性能,基于Midas软件建立跨径25 m、墩高7 m的现浇梁桥模型。采用不同的支座模拟方式,分别计算E1地震下的支座水平力、柱桩强度,E2地震作用下支座工作状态、隔震性能。结果表明:E1地震作用下,设有固定、横向滑动支座的桥墩承担较大水平力,支座横向水平承载力需提高,达到“抗小震”目标;E2地震作用下,支座螺栓剪断,支座、墩柱承受的水平力减小,达到“减大震”的目标;宜设置强度较高、刚度较大的桥墩用于抵抗支座螺栓剪断力。

钢混组合梁结构比选及受力分析

对于50 m跨径的钢混组合桥梁,比较了不同结构形式的经济性指标,推荐采用装配式π形组合梁。同时,以工程为依托,介绍了50 m跨钢混组合梁桥的设计。

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。

上跨中低速磁浮营业线的桥梁方案研究

鉴于运营过程中中低速磁浮营业线产生的电磁环境会对上跨桥梁结构以及施工设备或人员产生一定影响,同时二者交叉点附近的既有结构、构筑物、交通环境等会对上跨桥梁方案造成极大的制约。基于现有理论研究及实践结果,通过对长沙机场大道与长沙磁浮快线的交叉节点进行分析,确定了距离磁浮轨道的最小安全施工距离,制定了桥梁上跨方案并验证了该方案的科学性和可行性。通过在方案制定过程中对风险的控制和不利社会影响的规避、实施过程中的试验和监测以及运营过程中的反馈,归纳总结了上跨中低速磁浮营业线桥梁的主要影响因素以及切实可行的对策措施,以期为类似桥梁上跨方案提供参考。

中小跨径Y型墩连续刚构桥配束设计研究

配束设计是中小跨径Y型墩连续刚构桥设计的关键工作。墩梁固结的桥墩参与分配主梁内力,配束设计时必须一同考虑主梁、桥墩及基础。采用桥梁博士和Midas Civil软件辅助配束设计,按估算钢束、布置钢束和验算钢束的步骤进行配束设计。研究表明,支架现浇施工的中小跨径Y型墩连续刚构桥可采用通长配束方案;结合钢束估算数量变化规律,依次配置支点梁端、过渡梁段、跨中截面的钢束,通过支点控制截面将合成各个梁段,能有效简化配束设计。

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。

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。

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。

移动车辆荷载作用下中低速磁浮大跨度连续梁桥动力响应分析

为研究中低速磁浮大跨度连续梁桥在移动列车荷载作用下的动力响应,采用移动荷载模拟磁悬浮车辆作用,采用振型分解精细积分法建立桥梁动力方程并求解;通过与现场试验结果对比,验证本文模型的准确性和方法的正确性,对比分析不同行车速度、不同桥梁阻尼比等工况下的桥梁动力响应。研究结果表明:桥梁动力系数随列车速度增加而增大,但整体增加幅度不大;在列车以设计运行速度100km/h行驶时,桥梁阻尼比的变化对桥梁响应影响较小;不同工况下桥梁动力系数均低于我国《中低速磁浮交通设计规范》中的限值。

基于机器学习的中小跨径公路梁桥抗震设计评价方法研究

为了探究机器学习方法在桥梁抗震中实现的基本思路,简要回顾了桥梁抗震分析理论与技术的发展和现状,综述了机器学习的应用领域,特别是在土木工程领域中的应用现状。介绍了机器学习的概念,总结了其关键因素和搭载平台,通过简单实例说明了机器学习的常用方法和代表算法。首先,总结了我国公路中小跨径桥梁多采用简支梁和连续梁的梁桥形式,同时统计了汶川地震中该类桥型的震害现象,包括桥墩、支座和挡块、桥台根据震害现象的破坏等级划分。其次,总结了国内外学者针对支座和挡块、桥墩、桥台开展的一系列抗震性能试验研究,回归出用于抗震分析的本构关系,进而得到桥梁各构件(包括基础)的抗震设计因素。最后,阐述了机器学习方法辅助该类桥梁抗震设计和评价中实现的总体思路,说明面向桥梁抗震任务的机器学习主要有两方面的工作:第一项是收集数量可观的桥梁设计资料,建立数据集;第二项是数据挖掘,包括对原始数据的处理,调试或开发合理的机器学习算法模型,并简要探讨了现有基于性能的概率抗震设计和评价方法对我国桥梁进行分析时存在的不足。在此基础上,指出下一步工作,展望桥梁抗震分析技术的未来发展方向——基于人工智能的桥梁抗震研究,并倡导学科之间的相互融合及专业人员之间的相互交流。

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。

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.

中小跨径混凝土梁式桥军事装备通过性快速检测评估技术研究

从承载能力和正常使用2种极限状态指标的本质关系入手，提出将挠跨比作为军事装备通过性的评估指标。通过无损检测得到桥梁的简单信息，利用ANSYS进行快速建模；根据小荷载静力试验结果修正桥梁有限元模型；利用修正后的有限元模型开展模拟试验得到军事装备作用下的挠跨比；确定相应的挠跨比评估标准；最后对桥梁的军事装备通过性做出判断。模拟试验结果表明通过性快速检测评估技术简单可行。

小边跨梁拱组合体系桥梁静动力荷载试验与结构评定分析

为验证小边跨梁拱组合体系桥梁在正常运营状态下结构受力性能是否与设计目标吻合,基于现场荷载试验研究了该桥在中载及偏载作用下桥梁各构件内力、变形及应变,同时基于脉冲试验、行车试验、刹车试验研究该桥的自振频率、冲击系数,并最终同有限元计算结果进行对比。试验结果表明:该小边跨梁拱组合体系桥梁静载试验荷载效率系数在0. 86～1. 04,介于0. 85～1. 05之间,满足JTG/T J21-01—2015《公路桥梁荷载试验规程》规定;不同部位控制截面实测挠度均小于计算值;实测振型与有限元结果具有很好的相关性,且实测频率值均大于计算值,同时实测冲击系数平均值小于计算值,表明桥梁结构整体性能及技术情况良好。该小边跨梁拱组合体系桥梁在正常使用状态下主桥承载能力均满足城市-A级荷载等级要求。