基于响应面法和ARO算法的桥梁有限元模型修正

针对桥梁结构模型修正过程中计算量大、全局寻优难等问题,提出一种基于响应面法和人工兔优化算法(artificial rabbits optimization, ARO)的桥梁有限元模型修正方法。该方法通过F检验法明确对结构响应影响显著的参数并建立响应面模型作为桥梁有限元模型的代理模型进行迭代计算,然后通过静动力联合修正法基于特征响应的响应面模型计算值和试验值构建目标函数,并通过人工兔优化算法对目标函数进行迭代计算进而获得精确的有限元模型参数。采用该方法对变截面连续刚构黄河特大桥有限元模型进行修正,结果显示:基于显著性分析结果建立的桥梁响应面模型相关系数大于0.98,且平均绝对误差低于0.05;模型修正后主梁关键截面竖向位移最大相对误差由32.97%降至5.72%,平均相对误差由20.67%降至3.61%,桥梁前3阶竖向自振频率平均相对误差仅为0.18%。可见,采用所提方法修正的模型能用于评价桥梁结构实际受力性能。

跨座式单轨交通刚构体系钢轨道梁桥设计参数影响性分析

刚构体系钢轨道梁桥的主梁中支点应力和桥墩配筋率对结构受力及工程造价影响较大,为掌握设计参数对主梁中支点应力和桥墩配筋率的影响程度,采用有限元软件建立3种典型桥梁(等截面3×25m连续、变截面单跨40m门架式及变截面x+80m+x连续刚构体系钢轨道梁桥桥型方案)计算模型,分别计算不同梁高、墩柱尺寸、平曲线半径等参数下主梁中支点应力和桥墩配筋率的变化规律。结果表明:针对主梁中支点应力和桥墩配筋率的影响,等截面连续刚构体系钢轨道梁桥对主梁高度及平曲线半径较为敏感,变截面单跨门架式刚构体系钢轨道梁桥对桥墩尺寸及平曲线半径较为敏感,边跨跨度、中支点梁高、桥墩尺寸及平曲线半径对变截面连续刚构体系钢轨道梁桥的主梁中支点应力和桥墩配筋率的影响较大。

变截面刚构桥主梁几何参数统计分析

主梁几何参数的取值及内在规律研究可为桥梁设计人员提供参考依据。通过收集国内外已建三跨变截面刚构桥数据,采用最小二乘法回归分析了边中跨比、梁高跨比、箱梁壁厚跨比、顶底板宽比、墩顶与跨中腹板厚度参数随最大跨径或建成时间的变化关系。结果表明:国内边跨比选取范围趋向于0.53~0.55之间,与1989~2005年期间的0.56~0.63存在巨大差异,且与最大跨径无明显的相关性;跨径超过200 m的桥梁跨中腹板厚度在40~50 cm之间,平均值较1989~2005年期间有所减小;墩顶、跨中梁高比在1/15.4~1/18.1和1/42~1/58之间,较1989~2005年期间均有提高,国内墩顶梁高比随最大跨径的增大而增大,但国外则相反;顶底板宽比平均值为1.83,小于1994~2005年期间的1.94,且与最大跨径无相关性;墩顶、跨中腹板厚度参数均偏离最佳腹板厚度参数,且跨中偏离较大,1988~2005年期间墩顶腹板厚度参数与最佳腹板厚度参数较为吻合。

基于离散时间传递矩阵法的变截面刚构桥地震时程分析方法

为提高变截面刚构桥地震动力时程分析的计算效率，提出了基于离散时间传递矩阵法的时程算法。首先，从欧拉梁的动平衡方程出发，结合逐步时间积分法的线性化方法，基于离散时间传递矩阵法推导了欧拉梁的单元传递矩阵；然后，将变截面刚构桥离散为平面杆系结构，依据张量变换原理将单元状态矢量转换至整体坐标系下，借助分叉点处的协调条件和平衡条件建立了离散体系的整体传递矩阵；最后，借助数值仿真软件，考虑地震荷载的多点输入影响，采用逐步数值迭代求解的方式实现了变截面刚构桥的地震动力时程分析。以某变截面刚构桥为算例完成仿真计算，并与有限元法就数值计算精度和计算效率进行了对比讨论，分析结果论证了本文所提算法的有效性和高效性。

钢筋混凝土斜腿刚架桥静力计算分析

为分析可变作用对桥梁受力的影响,结合邢台市柏乡牡丹桥的设计工作,研究了斜腿刚架桥箱梁特征断面在各种作用下的弯矩、剪力和轴力,分析了各种作用效应所占的比例.结果表明:该桥边跨跨中以受弯拉为主,中跨跨中以弯压为主,斜腿与箱梁相交处以剪弯为主.最后根据箱梁特征断面的受力性能确定了其各截面的控制作用工况.

不对称变截面箱梁桥在悬臂施工阶段扭转控制分析

采用空间理论方法、剪力流理论及Prandtl的薄膜比拟法,推导出了不对称箱型变截面梁悬臂施工扭转角度和剪力计算公式.并用该公式对重庆鱼洞长江大桥在悬臂施工阶段箱梁扭转变形及受力进行了计算分析.计算结果证实了,在施工阶段因恒载和施工荷载的不对称分布产生的扭矩对主箱梁的扭转变形影响不大,箱梁所受到的内力在施工控制许容范围内.

援马尔代夫中马友谊大桥深水基础设计

援马尔代夫中马友谊大桥主桥为(100+2×180+140+100+60)m混合梁V形支腿连续刚构桥。为适应桥址处特殊的珊瑚礁地质条件和恶劣的强涌浪深水海洋环境,主桥基础均采用高承台群桩基础。19号、23号主墩采用7根直径3.2～2.8m的变截面钻孔灌注桩,20～22号主墩采用7根直径3.6～3.2m的变截面钻孔灌注桩,桩基均按梅花形布置。19号主墩桩位处海床坡度较陡,选用高低桩方案,桩长98m和108m。23号主墩墩位地层中存在大型空洞,故该墩桩基穿过空洞区进入其下方稳定地层2倍桩径左右,桩长均为75m。20～22号主墩桩长分别为110,106,88m。各墩均设置六边形承台,承台厚度均为4.0m,承台顶面以上设置基座与V形支腿或主梁0号块相连。为提高单桩水平承载力,将钢护筒设计为永久结构,共同抵抗桩身弯矩。利用桩底后压浆处理提高桩基竖向承载力。

连续刚构桥主梁基于势能变分原理的剪力滞效应研究

为研究连续刚构桥的剪力滞效应,以单箱双室变截面连续刚构桥为对象,将其主梁简化为弹性支座上的连续梁,根据箱梁变形特征假设剪力滞翘曲函数,得到结构的变形势能,然后由样条函数离散基本位移函数,利用最小势能原理得到结构考虑剪力滞效应和桥墩变形影响的刚度方程,并根据LR分解法求解广义位移,由此确定主梁翼缘的空间应力与相应剪力滞系数。以南海九江大桥为例,分析变截面连续刚构桥主梁的剪力滞效应。结果表明:本文方法的计算结果与测量结果较为吻合,说明本文方法是合理的;在内跨偏载作用下,主梁各截面应力横向分布呈正剪力滞效应;加载内跨比非加载内跨的剪力滞效应明显;外跨剪力滞效应比内跨的明显;顶板应力横向变化较底板的要大。

小跨径连续刚构桥设计及主体结构受力分析

文章以沪瑞国道主干线(贵州境)镇宁至胜境关公路第三十三合同段(老机场分离式桥)19+32+19(m)预应力变截面箱梁连续刚构桥为实例,计算分析小跨径连续刚构桥在通长预应力钢束配置下的受力特点,为设计提供参考和借鉴。

变截面单箱双室连续刚构特大桥施工技术研究

乌鲁木齐绕城高速公路(西线)工程为双向八车道公路,是我国西部高速公路网的重要组成部分,主线长93.616km,设计时速100km/h。其中,头屯河连接线特大桥为乌鲁木齐绕城高速公路(西线)工程的三座特大桥之一。头屯河连接线特大桥分为主桥、东引桥和西引桥三部分:西引桥上部结构为预制小箱梁,共5联,桥跨布置4×(3×40)+4×40m。东引桥上部结构为钢-混组合梁,共5联,桥跨布置4×(3×60)+3×45m。头屯河连接线特大桥主桥为本项目控制性工程,连续刚构梁体为单箱双室,变高度、变截面结构,采用菱形挂篮悬臂现浇法施工。上部结构连续刚构0#块采用托架施工,分两次浇筑成形。墩身预埋插销盒,通过安装牛腿托架作为0#块支撑体系,牛腿托架采用三角形托架,在横桥向两侧,每侧安装6片三角形托架,托架组合成为0#块施工支架受力系统,保证施工安全要求。连续刚构梁1~16节段采用菱形挂篮施工,0#块施工完成后,拼装挂篮,在挂篮底板采用预制块完成菱形挂篮预压,采集预压相关数据作为后期施工参考依据。悬臂两端节段同时施工,保持悬臂对称平衡,直至第16节段施工完成。

变截面预应力连续刚构桥的设计

以广州市南沙区某(60+100+60)m连续刚构桥为研究背景,以变截面预应力连续刚枸桥梁为研究对象,介绍了该桥在常规荷载作用下的静力计算结果。有关经验可供相关专业人士参考。

某预应力混凝土连续刚构桥加固计算分析

改革开放以来我国交通设施的建设数量增长飞快,桥梁数量越来越多、跨径越来越大、结构越来越复杂,但随着桥梁使用年限的增长,经济发展的需要,重载车辆越来越多,我国很多桥梁均出现了不同程度破损,因此研究如何修复这些桥梁已成为当今桥梁设计的重要课题。利用桥梁设计专用软件桥梁博士对某变截面预应力混凝土连续刚构桥进行了加固过程的计算分析,有关经验可供相关专业人员参考。

大直径变截面桩地震作用下变截面设置研究

为研究大直径阶梯型变截面桩基础在地震激励下的变截面位置设置,以大鳌大桥为例采用推导分析方法和增量动力分析方法分析了变截面桩的地震内力响应及抗弯、抗剪强度。研究分析了变截面桩不同的轴压比、不同的配箍率、不同的纵向配筋率和不同的加载模式等影响因素对截面抗弯、抗剪强度及位移的影响程度。得出了变截面位置的合理设计范围。

某变截面预应力混凝土连续刚构桥梁施工技术

详细介绍了变截面悬臂浇筑预应力混凝土连续刚构桥中跨悬臂段、边跨现浇段、边跨合拢段以及中跨合拢段施工详细步骤,重点对斜拉挂篮施工技术进行了描述。

预应力混凝土连续刚构桥模糊综合评估法研究

为了准确评估预应力混凝土连续刚构桥的健康状态,提出了基于层次分析法和模糊理论的预应力混凝土连续刚构桥状态综合评估方法。首先采用层析分析法(AHP)建立了预应力混凝土连续刚构桥底层-中间层-顶层的三层状态评估指标体系,确定了各层指标状态和总体评估状态的等级划分,制定了预应力混凝土连续刚构桥状态评估体系中各层指标的定量指标评判标准。其次选择了梯形和半梯形的隶属函数,建立了预应力混凝土连续刚构桥模糊综合评估法的主要步骤,提出了状态评估体系中各层指标常权、变权和评判向量的计算方法,最后将该方法应用在钦江三桥的状态评估中。结果表明:预应力混凝土连续刚构桥状态评估方法可以评估预应力混凝土连续刚构桥的状态,采用该方法评估的钦江三桥的状态为“优秀”,与桥梁的荷载试验结果一致,评估结果验证了提出的模糊综合评估方法的可行性与有效性。

三峡库区建峰乌江大桥设计与施工

建峰乌江大桥位于三峡库区,桥址所在河谷呈不对称"U"型。桥型设计为混凝土连续刚构桥,由两个单T构组成,且每个单T构的墩为对称布置。桥箱梁采用纵、横、竖三向预应力结构设计,其中纵向预应力束按全预应力理论设计,张拉时的张拉力与伸长量为控制标准,并以张拉力控制为主。箱梁施工分为悬浇和现浇两部分,悬浇采用挂篮悬臂浇筑。主要介绍了该桥的设计、施工细节以及设计跟踪控制措施,可为相关桥梁设计施工提供参考。

地震作用下大直径阶梯型变截面桩基础抗剪性能研究

为研究大直径阶梯型变截面桩基础在地震激励下的抗剪性能,对比分析了中美两国桥梁抗震设计规范中抗剪强度计算方法的差异,并以大鳌大桥为例,采用动力时程分析方法分析了桩基础的地震内力响应及抗剪强度。结果表明:本桥的变截面桩基础的抗剪强度满足两国规范要求;与美国规范相比,我国规范中塑性区内抗剪强度计算公式未考虑轴力对混凝土抗剪强度贡献,计算结果偏保守。

高墩大跨连续刚构渡槽技术在贵州峡谷山区的应用

山区长距离调水工程受输水水头、地形、地质条件的控制,采用高墩大跨连续刚构渡槽跨越深山峡谷。在对公路行业连续刚构桥技术调研的基础上,结合输水渡槽的功能特点,采用"桥槽合一"的技术路线开展了山区高墩大跨连续刚构渡槽技术的研究。通过各方的联合攻关,在结构布置、结构构造、预应力体系、附属设施、材料、施工等方面取得了重大突破。经过参建各方的共同努力,已将该技术应用于贵州省黔中水利枢纽一期工程总干渠草地坡、徐家湾、河沟头、焦家4座高墩大跨连续刚构渡槽的建设中。目前,4座连续刚构渡槽均已合龙,正在开展附属设施的施工,应力、变形等各项指标符合设计预期,预计将于今年接受充水试验以及试通水运行的考验。

预应力混凝土连续刚构桥施工监控分析

以某预应力混凝土变截面连续刚构桥为研究对象,对承台沉降、应力和主梁阶段标高进行了监测,并对监测结果进行了分析,得到以下结论:通过对该大桥梁底立模标高复核,未发现梁段立模标高偏差超过规范要求的±10mm;通过对混凝土浇注前后、预应力张拉前后箱梁顶面、底面观测点高程的对比可知,混凝土浇注、预应力张拉对主梁节段高程的影响基本符合理论原理,处于正常状态;通过对该大桥主梁应力的监测和控制,实测应力在控制范围内,实测应力与理论应力较接近,实现了应力控制的目标;该大桥上部结构主梁施工线形、应力满足设计要求,实现了桥梁上部结构施工监控的目标。

郁江河特大连续刚构桥上部结构施工关键技术研究

文章结合郁江河特大桥施工实例,研究施工过程中连续刚构0#节段托架设计及施工技术、悬臂浇筑梁段工艺流程及挂篮设计、中跨合龙段重要工艺流程,最终取得了良好的施工效果。