连续梁拱组合体系桥梁关键参数分析及其优化

为了研究连续梁拱组合体系关键设计参数对结构受力行为的影响规律,得出各参数的合理取值范围与最佳设计参数组合,为该类结构体系的设计和工程应用提供参考。本文依托背景工程,利用Midas/Civil有限元程序建立了结构的数值模型,分析筛选出拱梁刚度比、吊杆间距、无索区长度和矢跨比等体现桥型设计特点的设计参数,以上述参数为研究变量,得到结构在荷载作用下各关键截面应力及变形变化规律,提出合理的参数取值范围。结果表明:拱梁刚度比的变化对结构受力影响尤为显著,主梁压应力随着拱梁刚度比的减小其应力储备也在减小,合理的拱梁刚度比取1/26.1~1/58.1;随着吊杆间距的增大,主梁下挠逐渐增大,拱肋与之相反,拱肋分配到的荷载逐渐减小,合理的吊杆间距为8 m~16 m;无索区长度和矢跨比的改变主要影响拱肋的受力行为,合理的无索区长度取37 m~53 m,矢跨比取1/7~1/6。结合结构受力特点进行分析,连续刚构梁拱组合体系桥在拱梁刚度比为1/41.76,吊杆间距为10.5 m,无索区长度为37.75 m,矢跨比为1/6.7时的搭配组合下为最优组合。

港珠澳大桥青州航道桥主梁合龙施工技术

港珠澳大桥青州航道桥为(110+236+458+236+110)m的斜拉-连续组合体系双塔双索面钢箱梁斜拉桥,有索区主梁采用悬臂拼装方案施工,无索区主梁采用整体吊装方案施工,两侧次边跨及中跨均设1个合龙段。为保证主梁合龙施工精度及质量,结合结构体系特点,次边跨合龙采用顶推+配切合龙的方法,按照先合龙、后张拉合龙段斜拉索的工序进行合龙施工;中跨合龙采用配切合龙的方法;在合龙施工中,采取了免压重合龙观测技术,并采取折线配切方法进行合龙段精细配切。该桥主梁合龙后,次边跨及中跨合龙口最大高差分别为6mm和1mm,轴线偏差均在5mm以内,焊缝宽度均为10~15mm。实践结果表明:该桥合龙施工技术切实可行,施工简便,合龙精度满足施工要求。

基于车-桥耦合振动的桥梁加固效果分析

针对当前桥梁加固效果的评价方法仅在静力条件下引入车辆荷载动力放大系数,未考虑车-桥耦合的不足,编制车-桥耦合振动分析模块,对加固效果进行分析.引入典型车辆运动方程和多梁式车-桥耦合关系,建立梁格法车-桥耦合振动系统,并实现动态可视化.以一座采用增大截面法加固的刚架拱桥为工程实例,建立桥梁加固模型,考虑车-桥耦合,建立分析模块,从各主肋位移及弯矩响应、冲击系数和车-桥系统加速度等方面对加固效果进行分析.结果表明,加固后结构的刚度有大幅提升,结构的自重也有所增大;加固后结构刚度增大对冲击系数值影响不明显;路况好时,冲击系数规范值适用,路况差时,冲击系数波动较大,规范值不适用;在车-桥系统加速度方面,加固过程增加了桥梁结构刚度,使得桥梁跨中竖向加速度大幅减小,但对车辆质心加速度变化作用不明显.

斜拉桥前支点挂篮施工过程模拟分析

为明确前支点挂篮施工斜拉桥施工过程中挂篮变形及受力状态,针对影响施工控制精度的节段施工中间张拉过程与前支点挂篮密切相关的问题,基于前支点挂篮受力分析及MIDAS CIVIL有限元模拟,提出中间张拉索力计算公式及挂篮参与整体受力变形的9步施工过程模拟分析方法,并与实际工程中结构受力状态和变形状态进行对比分析.结果表明,根据这种施工过程模拟分析得到的施工预拱度、中间张拉过程理论高程及内力状态均满足施工控制精度的要求,可用于指导实际工程.

考虑残余位移影响的梁式桥基于性能的抗震设计

以我国现行的桥梁抗震设计规范为依据,合理地选取4类场地320条强震记录,统计出适用于我国梁式桥抗震设计的弹塑性位移谱和残余位移谱,并改进正规化累积耗能参数,得到基于损伤性能指标的等效位移延性系数,并以此对桥梁的地震损伤模型进行探讨。在此基础上,提出考虑残余位移影响的梁式桥基于性能的抗震设计方法,并给出具体算例,其非线性时程分析的结果表明:该方法综合考虑了结构的变形和耗能能力,可有效地控制桥墩的首超破坏、塑性累积损伤以及震后残余位移,适用于我国短周期、低延性的一般规则梁式桥的中、低矮桥墩的抗震设计。

中小跨径箱梁桥荷载试验加载车辆研究

荷载试验时,加载车辆形式及重量对加载效率有一定影响。为了确定中小跨径桥梁局部加载试验时所用加载车辆最佳车辆重,以常见的三轴车辆为研究对象,从20、25、30及40m跨径标准简支转连续小箱梁桥中选取最不利悬臂板以及单向板在车辆荷载下进行局部加载验算。通过内力计算、承载能力极限状态计算及抗裂计算,分别研究了最不利板在350、380和400kN加载车辆下的工作特性。结果表明:350kN条件下荷载试验最大轴重与桥梁设计时最大轴重相同,满足相关安全条件;380kN条件下,内力计算和承载能力极限状态计算以及抗裂验算均能满足要求;400kN条件下最不利单向板的抗剪承载力验算已不能满足相关安全条件;380kN为中小跨径桥梁荷载试验的最佳车辆吨位。

客运专线桥梁的地震能量响应分析

在依据能量平衡原理建立的客运专线桥梁地震能量方程的基础上,考虑柔性地基效应和地震动特性的影响,利用大型有限元分析(FEA)软件ANSYS建立某客运专线双柱式桥墩的FEA模型。研究了考虑土-结构相互作用效应的客运专线桥梁进入非弹性状态后的地震能量响应以及各类能量在结构整体系统中的分配规律。分析结果表明:结构滞回耗能和阻尼耗能是客运专线桥梁消耗地震能量的主要方式,而土-结构相互作用和地震动峰值加速度(PGA)对客运专线桥梁的地震总输入能、滞回耗能、阻尼耗能有显著影响,不容忽视。

基于整体刚度的独塔地锚式PC斜拉桥参数分析

为研究独塔地锚式预应力混凝土斜拉桥参数变化对结构整体刚度的影响,借鉴双塔自锚及部分地锚式斜拉桥塔顶偏位解析计算方法,结合锚索分散和斜塔的结构特点,推导表征结构整体刚度的塔顶水平偏位计算公式,并以某背景工程进行了计算精度验证,分析塔柱倾角、地锚背索倾角、背索截面积和塔柱刚度参数对结构整体刚度的影响.研究表明,与整体刚度逆相关的是塔柱倾角和地锚背索倾角,整体刚度对塔柱倾角更加敏感;与整体刚度正相关的是背索截面积和塔柱刚度,整体刚度对背索截面积的敏感性明显高于塔柱刚度.当结构整体刚度需要调整时,应依次改变塔柱倾角、地锚背索倾角和地锚背索截面积,忽略塔柱刚度的影响.

软弱场地中梁桥高阻尼隔震橡胶支座的优化选择

通过对软弱场地中梁桥进行动力时程分析,发现高阻尼隔震橡胶支座的采用能有效减小桥梁结构的地震响应,其抗震性能高于板式橡胶支座。但滑动型支座的采用会导致边墩处的地震响应远小于中墩,使得全桥各墩的荷载分配不均。在软弱场地中,支座的选择应考虑滑动支座对边墩分担地震能量的削弱作用,适当增加边跨支座的剪切刚度,以达到全桥各墩抗震性能的均衡,减小地震作用对桥梁结构的破坏。

连续梁桥HDR支座的优化配置及减隔震效果研究

结合超越概率水平为40%、10%、2%的地震波,以某连续梁桥为实例进行非线性动力时程分析。分析发现过渡墩处滑动支座在地震中将会产生过大位移,结构有发生落梁的危险;过渡墩处采用滑动支座会削弱过渡墩的地震分担比,使地震荷载在各墩之间分配不合理。通过调整过渡墩处的支座参数,将滑动支座更换为初始水平刚度较大的高阻尼橡胶支座后,支座的位移量得到了较好的控制,各墩的地震响应均较为接近,高阻尼橡胶支座能够在地震中发挥较好的减震耗能作用。

双塔斜拉-连续梁组合体系的力学行为分析

对比双塔斜拉-连续梁组合体系、双塔斜拉-简支梁组合体系以及常规双塔斜拉桥体系在恒载和活载作用下的响应以及自振特性,分析双塔斜拉-连续梁组合体系的优缺点.结果显示,斜拉-连续梁组合体系整体刚度大,结构变形小,边锚索不易疲劳破坏,但辅助墩顶主梁断面在恒、活载作用下负弯矩大,需进行特殊设计;斜拉-连续梁组合体系较斜拉-简支梁组合体系自振频率高,具有整体刚度强、结构受力有利的优点,但易受地震等动力作用的影响.

基于可靠度反分析的悬臂施工倾覆计算方法

为方便评估预应力混凝土连续梁桥悬臂施工过程中的整体倾覆稳定性,基于可靠度反分析理论,在给定目标可靠指标的前提下,计入结构参数随机性分布,得到计算悬臂施工整体倾覆稳定安全系数的方法,最后对此方法的可行性进行了算例验证,并讨论了参数的敏感性.计算结果表明,影响连续梁悬臂施工整体倾覆稳定安全系数的因素主要包括临时固结形式、锚固钢筋预拉力以及梁体不对称自重比;安全系数初始值的越大,在收敛于特定数值的过程中振荡就越剧烈,稳态误差越大.

中小跨径公路坡桥车载响应分析

坡桥发生破坏的现象较一般普通桥梁严重,以20m简支空心板和4×25m连续小箱梁桥为对象开展了中小跨径公路坡桥动力特性及车载响应研究。首先建立了有限元分析模型,研究了简支梁桥、连续梁桥在不同支座布置及不同坡度下的自振特性;其次依据现行设计规范,分析了两种坡桥下的冲击系数随坡度的变化规律,最后基于车桥耦合振动原理,在挠度、弯矩时程曲线的基础上,给出了不同坡度下连续梁桥的冲击系数并与规范值进行对比研究。结果表明,坡桥振型与相应普通桥梁相同,支座的布置方式对桥梁的频率有一定影响,当支座水平方向设置时坡桥频率比相应普通桥梁的小,当支座垂直主梁方向设置时坡桥基频与相应普通桥梁相同;坡度对基于规范法计算的桥梁冲击系数影响很小,但车—桥耦合振动下坡度对连续梁桥冲击系数的影响较大。

双幅单向横坡PC斜拉桥横向不平衡索力研究

采用弹性支承连续梁受力分析的方法，通过计算不同主梁边界条件、不同拉索对主梁的弹性支撑刚度及不同拉索位置下不平衡索力提供的扭矩，研究了双幅单向横坡PC斜拉桥横向不平衡索力的计算方法．结果表明，横向拉索不平衡索力对主梁产生的扭矩并不等于对应节段恒载扭矩与活载扭矩之和，在设计过程中，需在斜拉桥整体结构中对合理成桥状态索力横向差值进行专项设计；相同布置的塔梁墩固结体系斜拉桥与半漂浮体系斜拉桥横向不平衡索力差值相同；最大横向不平衡索力状态存在于悬臂施工过程中；中索横向不平衡索力差值随拉索抗拉刚度的增大而增大，但各节段横向拉索索力差值所提供主梁扭矩比例并不由各节段拉索提供的弹性支撑刚度的比例关系确定．

独塔部分地锚式PC斜拉桥边主跨比研究

为明确独塔部分地锚式PC斜拉桥合理边主跨比范围,根据斜拉桥主梁轴力计算公式,以恒载作用下主梁轴向受力平衡为条件建立方程,得到了锚碇有效恒载集度与主梁恒载集度比、锚碇与边跨长度比、拉索部分地锚比例等因素与边主跨比的关系。结合经济性能分析,研究总造价随边主跨比及锚碇与边跨长度比的变化规律,得到了独塔部分地锚式斜拉桥的合理边主跨比范围。结果表明:锚碇有效恒载集度与主梁恒载集度比、锚碇与边跨长度比为边主跨比的主要影响因素;边主跨比在0~1范围内均可满足受力要求,考虑经济性能宜取0.365~0.490;若受地形条件限制,锚碇边跨比较小时可取略大于上述范围的值,锚碇边跨比较大时可取略小于上述范围的值,但不应小于0.3。