基于结构可靠度的高墩施工期稳定性分析

由于桥墩在施工过程中承受的荷载与成桥使用期荷载不同,在考虑风荷载、偏心荷载等不利影响下建立了高墩施工期稳定性功能函数,并以实际算例计算得到高墩的可靠指标．通过参数的敏感性分析表明,高墩施工期稳定性可靠度影响比较大的参数为混凝土轴压强度的不定性及计算模式的不定性;偏心荷裁对高墩的影响不显著,但墩高对可靠指标有较大影响,随着墩高的增大,可靠指标有明显的降低．     

空心薄壁高墩连续刚构桥全过程稳定分析

为更好地保障高墩连续刚构桥施工安全,以石川河特大桥为工程背景,通过有限元仿真的方法对空心薄壁高墩连续刚构桥展开了复杂工况下的全过程稳定分析,得到了第一阶屈曲特征值和屈曲模态,并对混凝土强度、桥墩高度及高墩壁厚进行了参数敏感性研究。结果表明：只考虑几何非线性,最大悬臂状态的稳定系数为20.39,而考虑双重非线性的稳定系数为6.12,分别较第一类静力稳定降低了16.5%和74.9%;就石川河特大桥15#墩而言,屈曲模态为纵桥向失稳,高墩的破坏属于小偏压破坏,破坏截面发生在距墩底h/8―h/7左右的区域;随着桥墩高度增加,桥梁的稳定性逐渐减小且减小的速率逐渐降低,而混凝土强度和高墩壁厚对高墩稳定性影响不大。可见考虑复杂工况的全过程稳定分析具有更好的实际意义。     

薄壁空心高墩温度场与温度效应分析

针对公路规范未给出桥梁高墩温度模式问题,依据太阳辐射理论探讨高墩与外界环境热交换机理,考虑太阳辐射、辐射换热、对流换热确定结构热边界条件,以莆炎高速公路奇韬溪大桥项目为依托,采用ANSYS软件建立薄壁空心高墩三维仿真模型进行墩温度场与温度效应分析.结果表明:薄壁空心墩与箱梁温度场分布存在一定差异,不应直接套用公路桥涵通用设计规范中箱梁温度梯度模式.高墩温度场表现出随太阳东升西落的正弦曲线变化规律,高墩外表面场温度分布主要受日照控制.温度效应对高墩线形的影响不可忽略,墩顶支座对温差作用下墩顶位移约束效果显著,在支座约束下最大位移降低幅度达53%.     

高墩大跨连续刚构桥地震反应的行波效应研究

运用大型结构分析程序Midas/civil在地震波作用下,对某一实际高墩大跨连续刚构桥的地震反应的行波效应进行了时程分析的数值模拟,分析了高墩大跨连续桥在顺桥向地震波作用下不同的相位差的行波效应,以及行波效应对桥梁高低墩墩差产生的影响.结果表明:行波效应对高墩大跨连续桥的影响很大,桥梁高低墩墩差越大行波效应越明显,高墩大跨连续桥在抗震设计时应考虑行波效应.     

预制拼装箱型墩抗震性能指标分析

采用IDA法对预应力预制拼装箱型高墩的抗震性能和性能指标进行研究,通过和整体式箱型高墩的表现形式对比验证了其适用性,并对墩底截面曲率、墩顶位移、预应力三个基本性能指标在预应力预制拼装箱型高墩领域的适用性进行探讨,结果表明：对于预应力预制拼装箱型高墩来说,由于高阶振型的影响,墩顶位移的大小并不能准确表征构件的损伤状态,不适合作为预应力预制拼装箱型高墩的抗震性能指标;当墩底曲率达到极限曲率时,墩底截面曲率增加幅度远大于墩身截面曲率,可以很好的反映构件的损伤状态;构件特定部位的损伤可能会导致预应力筋应力突然增大引起构件破坏,选用墩底截面曲率结合预应力指标作为性能指标能较好地表征构件的损伤状态。相关研究结论可为该类型高墩的抗震分析和设计提供借鉴。     

合武铁路香炉山特大桥空心薄壁高墩施工技术

根据合武铁路香炉山特大桥空心薄壁高墩施工实践谈几点体会。结合香炉山特大桥3#墩31.5m、7#墩39m薄壁高墩的施工,叙述了空心薄壁高墩施工方案选定、模板设计、混凝土的施工、高墩控制测量、混凝土外观质量控制措施等。     

限位装置对桩基础高墩摇摆反应的影响

基础摇摆隔震会显著增大高墩顶的位移,摇摆隔震装置中设抗拉钢筋或钢铰线可以减少墩顶位移。提出了限位装置的模拟方法,完善了桩基础高墩摇摆隔震的分析模型。基于某铁路高墩桥梁,输入3条强震记录,采用非线性时程分析方法进行了限位装置的影响分析。讨论了限位装置初始间隙及屈服力的变化对墩顶位移与墩底弯矩的影响规律。结果表明,限位装置减小墩顶位移的同时会增大墩底弯矩,墩顶位移受限位装置初始间隙的影响较大,墩底弯矩受限位装置初始间隙的影响较小,桩基础高墩的摇摆反应受限位装置屈服力的影响较大。     

预制拼装等边箱型墩抗震性能指标分析

采用IDA法对预应力预制拼装箱型高墩的抗震性能和性能指标进行研究,对墩底截面曲率、墩顶位移、预应力3个基本性能指标在预应力预制拼装箱型高墩领域的适用性进行探讨.结果表明:对于预应力预制拼装箱型高墩来说,由于高阶振型的影响,墩顶位移的大小并不能准确表征构件的损伤状态,不适合作为抗震性能指标;当墩底曲率达到极限曲率时,墩底截面曲率增加幅度远大于墩身截面曲率,可以很好地反映构件的损伤状态;选用墩底截面曲率并结合预应力指标作为性能指标,能较好地表征构件的损伤状态.相关研究结论可为该类型高墩的抗震分析和设计提供借鉴.     

墩身高阶振型对高墩地震反应影响

采用增量动力分析的方法,全面讨论了墩身高阶振型对桥梁结构地震反应的影响.首先分析了现有规范中的桥梁抗震设计方法应用于高墩的局限性;随后采用了增量动力分析方法,在考虑墩身高阶振型效应的情况下,对高墩桥梁结构在地震作用下的性能进行了研究.结果表明:由于墩身高阶振型贡献,高墩在强震作用下可能沿墩身产生多个塑性区域;墩顶位移与墩底曲率不再同步变化,高墩墩顶极限位移不能采用规范中的方法进行计算;高墩墩身的地震剪力及弯矩需求也会由于墩身高阶振型的显著影响而变得十分复杂.最后提出了针对高墩抗震设计的一些改进措施.     

黄土沟谷地区格构式高墩偏位及受力性能分析

黄土沟谷地区格构式高墩在施工以及使用过程中,由于受到不同因素的影响,其墩身可能会产生一定的偏位。为研究其偏位对墩身受力以及损伤性能的影响,本文以河沟大桥4#高墩为研究对象,利用有限元软件Midas Civil和ABAQUS研究分析了高墩在最不利荷载状态下墩顶的最大偏位值以及偏位后的墩身的受力性能和损伤性能。研究结果表明：最不利荷载作用下墩顶最大偏位为35 cm;当墩顶偏位最大时,墩顶水平推力小于混凝土破坏时的水平推力临界值,此时,墩身受压侧混凝土压应力之比与墩体受拉侧钢筋拉应力之比均小于规范允许上限值,墩身混凝土未发生完全破坏;在墩顶最大偏位位移下,墩身受拉损伤因子相比墩身受压损伤因子较大,墩身受拉损伤比较严重。可见黄土沟谷地区格构式高墩施工应控制墩顶偏位,降低对墩体承载力的消弱。     

薄壁变截面高桥墩的稳定分析

应用里兹法研究了考虑墩身自重的薄壁变截面高桥墩的稳定性.构造满足桥墩位移边界条件的横向位移曲线函数,得到其应变能和荷载势能表达式.基于势能驻值条件求出了薄壁变截面高桥墩的临界荷载解析式,利用该解析式可以方便地求出薄壁变截面高桥墩的临界荷载.与有限元分析得到临界荷载的比较表明,该方法简单可靠.     

大跨径连续刚构桥高墩设计与稳定性

以高墩大跨连续刚构桥为研究对象，收集大量已建桥梁主墩的设计类型、截面参数和系梁的设置；利用有限单元法，对典型桥梁主墩在不同的设计参数下的内力和稳定性进行计算分析；将其结果进行比较，归纳出高墩大跨径刚构桥主墩类型（独墩或双肢墩）、主墩截面设计参数顺桥向宽度b的确定、在主梁悬臂施工中产生的不平衡弯矩所需双薄壁墩的间距H和系梁个数与结构稳定性的规律。结果表明：主墩长细比是稳定性的敏感参数；大跨径时，主墩设置为双肢空心薄壁墩，双肢间距大多在8m以上；高墩可设置1～2道横系梁，增加更多横系梁对桥梁稳定性无益，要综合内力分析来确定系梁个数。     

桥梁地下结构对堤防渗流分布规律的影响分析

当建设跨越河流的设施时,建设在堤防附近的设施基础会对堤防渗流场的分布规律产生影响.为了确保堤防稳定性及长期安全运行,有必要对建设设施基础前、后堤防的渗流场进行分析.采用三维有限元数值模拟方法对某堤防建设大桥基础前、后进行了稳定-非稳定渗流有限元分析,计算结果表明:桥梁基础对渗流场的影响不大,堤身渗流逸出点的渗透坡降变化很小,各个土层的渗透坡降变化相差不超过4%,建设桥梁不会显著影响堤防的渗流稳定性.     

考虑重力条件下变截面高墩的弹性稳定性

本文基于功能原理,讨论了变截面桥墩的弹性稳定性.用瑞利-里兹法分析并导出了考虑自重的变截面桥墩的稳定计算公式.该方法概念明确、简便易行.     

基于桩—土作用的滚石撞击双柱式桥墩动力响应分析

滚石灾害的发生将会影响山区桥梁结构使用状况,有时会导致桥墩偏位和落梁,落梁严重的甚至会造成整个桥梁发生坍塌。鉴于独柱墩、双柱墩在山区桥梁中的应用广泛,运用LS-DYNA对独柱墩、双柱墩受滚石撞击时的结构动力响应进行分析。研究表明:滚石撞击双柱式桥墩的位移响应、钢筋应力、桥墩损伤指标均比独柱式桥墩显著。     

墩间横系梁对连续刚构桥刚度影响分析

归纳了桥梁刚度的衡量指标,挠度、周期、稳定系数和抗推刚度,分析了各指标的适用前提。以一实际连续刚构桥为例,建立了五个不同的计算模型,对不同的横系梁设置方案对刚度的影响做了分析。计算表明,横系梁的设置对主梁静力刚度几乎无影响,对结构一阶周期影响明显;高墩连续刚构的稳定取决于墩的刚度,随着横系梁的增加,稳定系数也逐步提高,同时墩的抗推刚度也增大,这和连续刚构需要较小的抗推刚度矛盾,在设计时应考虑合理的横系梁设置。     

高烈度地震区高墩大跨连续刚构桥的设计关键技术及创新

随着云南高速铁路建设的快速发展,跨越高山大河的高墩大跨桥梁逐渐增多,为解决高烈度地震区高墩大跨连续刚构桥设计存在的问题,本文以丽香铁路万拉木双线大桥为背景,详细介绍了桥梁方案的选择、主梁的设计和墩梁结合部构造。针对桥墩受到的巨大地震力,结合连续刚构桥的受力特点,对刚构墩的塑性铰区域进行了优化设计,不但可以有效抵抗地震作用,而且能够达到震后及时发现和修复损伤的目的,为震后救灾保障人民的生命和财产安全提供有力保障。 最后,通过高烈度地震区高墩大跨连续刚构桥的设计,总结了一些关键技术,为以后类似桥梁的设计提供参考。     

高墩塑性铰研究

为了研究高墩结构塑性铰的形成过程、长度,从墩身曲率分布模式入手,以一座连续刚构桥为研究对象,采用增量动力分析的方法,结合OpenSees分析软件,并从PEER数据库中选取15条地震波,完成了一系列非线性分析,得到了不同状态墩身曲率分布规律,据此总结了高墩塑性铰的形成规律、长度及其与地震波的关系．结果表明：地震作用下,高墩曲率分布模式与传统中低墩有差异,但塑性铰形成过程基本一致,且塑性铰的长度及位置与地震波频谱特性、地震强度均无关,仅与结构自身特性有关．     

预应力混凝土桥墩抗震模型实验与性能分析

基于以往的试验研究进行室内振动台试验,模拟分析了钢筋混凝土墩及预应力墩的抗震性能.与普通钢筋混凝土桥墩相比,预应力钢筋利用预应力的高强弹性提高了墩柱的延性性能,降低了残余位移.由于预应力的存在,使得墩柱刚度较普通混凝土墩大,墩顶位移减小,墩底应力降低,能承受更大的地震加速度波.