整体式桥台无缝桥梁设计

利用平面杆系有限元程序--桥梁博士软件来分析整体式桥台无伸缩缝桥梁,计算其内力,并据此内力来估算上部和下部结构的配筋面积,进行整体式桥台无缝桥梁的设计.     

整体式桥台桥梁抗洪性能参数分析

通过建立整体式桥台桥梁(永春上坂大桥)的有限元模型,将分析结果与实桥静载试验结果进行比较分析,验证模型的正确性;然后通过改变有限元模型桥的斜交角、跨数、桩基尺寸、桩侧土的类型、桥台高度等结构参数和阻水面积,定量研究不同参数变化对整体式桥台桥梁抗洪性能的影响.分析结果显示:斜交角、阻水面积、桩基尺寸及桩侧土类型的变化对桥梁抗洪性能的影响较大;整体式桥台桥梁的跨数对结构抗洪性能有一定影响,当桥梁跨数小于4时,改变跨数会较明显地影响桥梁的抗洪受力性能,而当桥梁跨数超过4时,跨数的变化对桥梁的抗洪受力性能的影响极小;另外,桥台高度的变化对整体式桥台桥梁的抗洪受力的影响也较小.     

桥台高度对整体式桥台桥梁内力的影响分析

整体式桥台桥梁是一种无伸缩缝且主梁与桥台连为一体的新型桥梁结构,目前在国内实际工程中应用较少而且未形成一套完善的设计体系,其结构设计仍处于技术摸索阶段。采用Midas/Civil有限元软件建立3×16 m中等跨径整体式桥台桥梁的二维弹簧框架模型;并依托实际工程——富裕工业园跨线桥试验数据,对有限元模拟方法和模型的受力性能进行了验证。在不同地质条件和温度荷载作用下,通过调整有限元模型探讨了桥台高度在3~6 m变化时对中等跨径整体式桥台桥梁结构受力性能的影响。计算表明,在3~6 m范围内,适当改变桥台高度不会对设计造成太大影响,这为中等跨径整体式桥台桥梁的结构设计提供了参考依据。     

整体式桥台无缝桥梁抗洪性能分析

针对目前尚无整体式桥台无缝桥梁抗洪性能研究的现状,通过有限元软件MIDAS/Civil对福建永春上坂大桥的受力性能进行分析,并将分析结果与实桥的静载试验结果进行比较,验证了模型的正确性.以上坂大桥为原型,建立了相同上部结构形式、不同跨数的无缝与有缝桥梁的有限元模型,并对各桥的支座反力、桥墩内力以及墩顶位移等进行比较和分析.通过比较得出:当跨数大于2跨时,整体式桥台无缝桥梁在洪水作用下弹性阶段的受力特性能优于普通有缝桥梁;当将跨数减少至2跨后,整体式桥台无缝桥梁的竖向受力和横桥向的受力明显优于有缝桥梁.分析结果表明,跨数大于2跨使得整体式桥台无缝桥梁的优势在弹性阶段不能充分发挥;当桥梁的跨数为单跨或2跨时,整体式桥台无缝桥梁在弹性阶段的受力性能和抗倒塌能力相对于有缝桥梁都有明显的提高.     

半整体式桥台结构设计与工程应用研究

为了解决公路桥梁桥头及伸缩缝等处普遍存在的跳车病害,结合工程实例桥,分析了半整体式桥台桥梁结构设计的特点,对实例桥梁进行了长期变形测试.实测结果与计算结果良好吻合,验证了结构设计和理论分析的合理性.测试结果表明,半整体式桥台桥梁结构型式性能优越,可减少桥梁运营期间的养护工作量.相关研究成果可应用于公路中小跨径桥梁工程.     

实测模态下三跨整体桥精细化基准有限元模型

以一座新建的整体式桥台桥梁(简称整体桥)为工程背景,建立服务于健康监测的精细化基准动力有限元模型.将设计阶段基于梁格法建立的全桥三维模型与采用梁-壳单元的精细化模型作为初始有限元模型,把环境激励下获取的实测模态信息(自振频率与振型)作为参照,基于参数灵敏度分析修正了上述两种结构模型.结果表明：尽管两种模型修正后都可以获得与实测模态尤其是频率值较好的吻合度,但修正后的梁格模型的模型参数严重偏离其真实的物理意义,难以作为长期监测的基准模型;而修正后的精细化梁-壳单元模型的模型参数物理意义明确,可以作为计入环境因素影响(如温度、湿度等)的结构长期监测的基准模型.该研究还基于动力试验和模型分析结果讨论了整体桥特有的结构-土相互作用的问题.     

在水平荷载下整体式桥台桥梁受力分析

目的为找出在升温温差和降温温差下桥台桩柱内实测应力的分布和变化规律,分析水平荷载作用下整体式桥台桥梁的受力性能.方法以富裕工业园跨线桥为工程背景,以试验桥的左侧桥台作为试验对象,采用计算精度高的P-y曲线法对整体式桥台桥梁在制动力作用下的受力进行分析.结果通过与试验桥桥台桩柱内应力试验实测值的对比分析所得出P-y曲线法计算桩土相互作用的精度高于"m"法.试验桥的单侧桥台在制动力作用下的受力与在均匀温差作用下的受力具有相似性.结论采用P-y曲线法分析在水平荷载下整体式桥台桥梁的受力特性具有较高的可行性.     

空间多点地震激励下简支梁桥碰撞响应数值模拟

为研究桥梁结构在空间多点地震激励下的碰撞响应，采用LS-DYNA建立了两跨简支梁桥三维精细化有限元模型，考虑了相邻桥跨之间面-面碰撞及偏心碰撞效应，计入了板式橡胶支座系统的非线性、钢筋混凝土在碰撞荷载作用下的材料非线性和应变率效应，详细分析了空间多点地震下桥梁上部结构的碰撞响应，研究了双向多点地震激励及局部场地效应对碰撞响应的影响。研究结果表明，碰撞会导致伸缩缝处桥梁上部结构的局部破坏；双向多点地震激励引起的桥梁偏心碰撞响应导致碰撞次数增加，但减小了碰撞力；局部场地效应对桥梁上部结构碰撞响应影响较大，基础场地条件越差，上部结构碰撞响应越大，碰撞引起的梁端局部破坏越严重。     

桥梁伸缩缝病害分析

桥梁的热胀冷缩、收缩、徐变、活载的作用等均能引起梁体的纵向变形,导致梁端发生纵向位移.为满足这种变形,就需在梁端与桥台之间和桥面非连续处设置构造缝,并安装能满足梁端伸缩变形及受力要求的装置,这种构造缝及伸缩装置即为桥梁伸缩缝.伸缩缝长期暴露于空气中,且频繁承受车辆荷载的冲击,在频繁冲击作用下使得原本较薄弱的梁端更容易破损,雨水积留于破损空隙,更加速了混凝土的破坏,形成恶性循环,从而导致伸缩缝的变形破坏,使行车舒适性降低,噪音增大,而且雨水还会通过伸缩缝渗入梁体,危及桥梁及行车安全.     

核电厂桥梁结构-地基动力相互作用精细化分析

某核电厂拟建厂内应急通道桥,这在中国核电领域尚属首次.厂内道桥承担着应急撤离和救援的重要功能,其地震安全十分重要.分别建立了传统的土弹簧模型("m法")和桥梁结构-地基实体单元精细化模型,研究了地基模型以及地震动输入方法对桥墩柱动弯矩的影响.结果表明:在运行安全地震动工况下,土弹簧模型计算的桥墩柱动弯矩比精细化模型小15%~20%;当极限安全地震动时,两者动力响应差距显著增加,达到20%~30%.波动输入方法考虑了地基的辐射阻尼和行波效应,计算的桥墩柱动弯矩比传统的一致输入方法小24%~34%.因此,在开展核电厂重要桥梁结构抗震安全评价时,进行桥梁结构-地基动力相互作用精细化分析是十分必要的.