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。     

PC连续刚构桥双薄壁墩设计参数优化分析

针对PC连续刚构桥双薄壁墩设计参数的优化,选取主要设计参数墩高、壁厚、双肢间距及跨径为研究对象。利用数值分析方法,应用桥梁专用有限元软件得到双薄壁墩两肢的内力和应力,基于主墩混凝土材料力学性能,根据应力安全系数确定最优结构参数,并依据既有实桥资料和计算数据,利用多元线性回归方法,拟合得到PC连续刚构桥双薄壁墩设计参数优化的计算公式,所得回归公式可应用于双薄壁墩结构参数优化。     

V形墩连续刚构桥结构设计与分析

为了研究V形墩连续刚构桥各个设计参数对V形墩的力学性能影响,以实桥设计为工程背景,采用参数分析方法,建立MIDAS有限元分析模型,并讨论荷载形式、V形墩倾角和尺寸等对桥梁受力状态的影响.结果表明,V形墩的设计参数对整体结构的影响很大,其中活载产生的效应比重最大;V形墩倾角和尺寸是影响桥梁力学性能的主要因素,对墩身的弯矩效应影响较大,轴力效应影响较小.     

钢管混凝土格构式高墩连续梁桥抗震设计

以干海子特大桥为工程背景,选取不同的结构设计参数,包括墩高、柱肢坡度、轴压比、支主管管径比、平缀管竖向间距、柱肢含钢率、横撑道数、墩顶柱肢间距及柱肢截面形式,采用midas civil有限元软件构造34座三跨对称连续梁桥作为计算模型,进行E1弹性地震响应分析,研究结构设计参数对钢管混凝土格构式高墩连续梁桥抗震性能的影响规律和适用性,在此基础上进行全桥优化设计。计算结果表明,优化后的实桥模型可大大降低地震响应,改善结构内力分布。     

船舶撞击靠船墩结构的瞬态动力分析

为了解靠船墩结构在船舶撞击作用下的动力响应,以江苏某船闸靠船墩结构为例,采用大型有限元分析软件ABAQUS中的Explicit模块,建立了船舶、靠船墩及地基土的三维有限元模型,对船舶撞击靠船墩过程进行瞬态动力分析,得到了高、低水位两种不同工况下撞击力的时程曲线和靠船墩的应力位移等结果。研究结果表明,在两种水位工况条件下,船舶撞击靠船墩时最大压应力均位于船舶与靠船墩接触面上,在靠船墩底板及墩身背水面均产生拉应力,且底板前齿的拉应力较大;在低水位工况下,靠船墩应力大于高水位工况,靠船墩受力更为不利。     

钢-砼组合连续梁-V腿连续刚构桥施工阶段受力性能研究

钢-砼组合连续梁-V腿连续刚构桥是主梁为钢-砼组合结构、由V形墩连续刚构桥和连续梁组合形成的新型桥梁结构体系。它既有组合连续梁的结构特点与受力特征,又有V腿刚构桥的结构特点与受力特征。但是这种新桥梁结构体系的研究还相对减少。钢-混组合连续梁桥-V腿连续刚构桥的受力性能与施工过程密切有关。本文围绕国内首座钢-混组合连续梁-V腿连续刚构桥,以弹性理论为基础,结合结构特点和施工工艺,建立了考虑施工过程的全桥有限元分析模型,对分析研究了大桥各个主要施工阶段主梁的受力性能,并模拟与分析了该桥的顶推施工过程,分析了施工工艺对全桥纵向桥面板以及钢梁受力的影响。     

斜拉桥拱形塔空间受力分析

拱形塔在斜拉桥中结构形式特殊且空间受力性能复杂.结合工程实例,采用空间有限元结构分析程序Midas/FEA建立目标桥梁的拱形塔三维有限元模型,对其进行施工阶段和成桥阶段空间受力分析.结果表明:锚固区锚室上缘受到较大的拱圈内力作用,下横梁对应的翼板根部易出现拉应力.对于采用墩塔梁固结形式的拱塔斜拉桥,设计时应考虑下部结构受水平力作用.     

高速铁路门式墩-桥梁-轨道系统地震响应特征

为研究地震作用下门式墩结构对梁轨系统受力特性的影响,以合福线高速铁路某门式墩上3跨32 m简支梁桥为例,采用经验证的梁轨接触模拟方法,建立门式墩-桥梁-轨道系统精细化动力仿真模型。研究在多维地震作用下门式墩上简支梁桥-轨道系统动力响应特征,探讨节点连接方式、横梁刚度等关键设计参数对系统受力特性的影响规律。研究结果表明：采用门式墩结构后,结构体系刚度相对较小,系统自振频率降低;在地震作用下,采用门式墩结构的简支梁桥上钢轨纵向应力包络线呈菱形分布,其应力峰值均发生于墩、台及桥梁跨中附近;与普通墩相比,门式墩立柱底最大纵向剪力明显增大,钢轨节点的横向位移减小;水平地震激励角对门式墩系统受力、变形影响较大,在分析过程中需要加以考虑;在竖向地震作用时,钢轨及门式墩墩顶的竖向挠曲随着门式墩梁柱节点刚度的增大略减小;鉴于刚性节点可能导致结构延性降低、残余应力增大等,建议门式墩梁柱节点采用半刚性连接。     

应力线形双控在连续刚构桥边跨合龙中的应用

文章将应力、线形双控的施工控制方法运用于高墩大跨径连续刚构桥边跨合龙,在桥梁结构体系转换前改善了主墩的受力不均衡,减小了主墩两侧的应力差,并提出边跨配重的具体计算方法以及利用实测应力数据调整配重的思路和方法。     

双薄壁桥墩的设计参数优化研究

本课题将采用有限元分析方法 ,计算以靖远三滩黄河大桥双薄壁桥墩为主 ,其它已建成、在建的双薄壁墩桥梁为辅 ,建立合理的计算模型。通过大量分析计算 ,研究双薄壁墩在特定的结构下 ,各设计参数的变化、双薄壁桥墩刚度的改变对结构以及对自身应力、位移、稳定性等方面的影响 ,同时根据大量优化分析结果 ,建立了由主跨跨径Ｌ、桥墩高Ｈ、双肢间距Ｓ及壁厚Ｄ之间的多元回归方程。研究结果为合理确定本桥结构形式 ,优化设计提供依据。该模型的研究成果 ,将对国内类似的桥梁及桥墩参数提供参考 ,同时产生好的经济效益和社会效应。1　研究方法1 1…     

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。     

斜交墩截面刚度与弯曲正应力

斜交墩与正交墩受力的不同主要体现在截面刚度与弯曲正应力,通过理论分析得出斜交墩顺桥向截面刚度相对于正交墩增大,并推导了采用主惯性矩、斜交角和主轴坐标系坐标表示的斜交墩弯曲正应力公式,得到了在顺桥向弯矩作用下斜交墩截面中性轴的位置与斜交角的关系。通过对某实桥的斜交墩进行截面惯性矩计算,建立有限元模型计算弯曲正应力,对研究结论进行了验证。研究结果表明：主轴坐标系任意坐标点的弯曲正应力随着斜交角度变化而变化,且存在极值,该点应力极值对应的斜交角度仅与该点的主轴坐标系纵横坐标比值有关;矩形斜交墩（包括空心墩）顶点处最大弯曲正应力存在最不利的斜交角,并分别得到了矩形实心墩与空心墩角度的解析表达式。     

滑坡涌浪对桥墩冲击波压分布规律及计算

桥墩是三峡库区的重要建筑物之一,针对滑坡涌浪对桥墩的影响,通过物理模型模拟涌浪的产生、传播以及对桥墩的作用,分析了滑坡体方量、初始浪高及库区水深等因素对桥墩所受冲击压力的影响。结果表明,不同水位条件下,同一桥墩最大冲击波压分布规律有所不同,规范计算给出的分布规律不完善;前人运用孤立波的叠加来研究涌浪所得结论在一定水深条件下才适用,深水条件下呈现波动性多峰值分布,其结论并不适用。不同岸侧的桥墩,最大冲击波压的分布规律有区别且最大值的作用位置也有所不同,在工程设计中两岸桥墩应分开计算最不利荷载情况;基于多元线性回归给出了桥墩的最大冲击波压计算公式,供工程设计计算参考。     

V形墩连续刚构桥静动力行为及地震响应分析

以新洋港V墩连续刚构桥为工程背景,采用结构分析软件Midas／civil2010建立空间有限元模型,进行施工全过程仿真分析,计算主桥各个施工阶段和运营阶段不利荷载组合下的内力、应力和变形情况;同时,进行动力特性分析,并分别用反应谱法和一致时程激励法计算主桥在El地震作用下的内力和位移响应．计算表明,施工及运营阶段主桥受力合理,满足规范要求;地震作用下的位移响应较小,考虑竖向地震作用对V墩轴力和主跨跨中内力影响较大,计算结果可为抗震设计提供依据．     

基于集中铰-纤维模型的小半径曲线桥地震反应

在地震作用下,曲线桥因其几何不规则性会产生扭转作用。因此,曲线桥的桥墩就会受到压-弯-剪-扭耦合受力而发生复杂的破坏形式。本文以一座匝道桥为工程背景,采用集中铰-纤维模型对曲线桥进行了有限元建模。探究了曲线桥的有限元建模方法,之后研究了不同墩高以及不同桥墩布置型式对曲线桥抗震性能的影响。研究表明：相比于纤维模型,集中铰-纤维模型更适合曲线桥桥墩的模拟。同时墩高的改变对桥墩的受力有显著的影响,等高型式下桥墩受力随墩高的变化规律与变墩高型式下并不一致。同一高度的桥墩在不同布置型式下的受力也有明显的区别。     

某受损桥墩受力行为仿真分析

以某因撞击受损桥墩为例,建立实体及杆系有限元仿真模型,采用静力分析及有限元建模相结合的方法对桥墩受损后的力学行为进行了分析。研究结果表明:桥墩被撞击时,最大压应力出现在撞击点,最大拉应力出现在桥墩撞击点高程的2侧圆弧面及撞击点内部;受损桥墩裂缝较大处箍筋屈服的概率大;成桥状态验算时,桥墩撞击面壁厚损伤75%工况下的应力及位移的验算结果接近或基本达到规范相应限值,而桥墩撞击面壁厚损伤100%工况下的验算结果不能满足规范相应限值要求;随着桥墩损伤程度的增加,桥墩的稳定系数逐渐降低。     

水流、波浪作用下复杂桥墩动力响应

为了明确水流和波浪作用下复杂桥墩动力响应特点,以某4柱桩柱式框架墩连续梁为依托,运用ANSYS建立桥梁（墩）-水耦合数值分析模型,分析桥墩在水流作用下绕流,对单墩和桥跨结构中该墩在不同流速、不同波高以及波、流联合作用动力响应进行研究。研究表明：绕流分析显示各墩柱速度场和压力场不对称;水流单独作用时,动力响应均随着流速和水深的增加而增大;与单墩相比,由水流产生的桥梁结构中桥墩动力响应小,且动力响应随流速和水深增加而逐渐增大;波浪单独作用时,单墩和桥梁结构中桥墩的动力响应均在波峰作用时产生最大值,在波谷作用时产生最小值;随着波高增加,桥墩和桥梁动力响应在波峰和波谷处动力响应最值随之增大;随着入水深不断增加,波浪对单墩和桥梁结构中桥墩的动力作用越显著;波、流联合作用时,桥梁结构中桥墩动力响应均随着波高和水深增加而增加,波峰时动力响应最值随着流速增加而增大,波谷时动力响应最值随着流速增加而逐渐减小,水流影响系数最大12.96%,表明波浪在动力响应中起主导作用;波浪波向和水流流向相同时,波、流联合作用动力响应并非两者单独作用叠加。     

桥面铺装疲劳性能参数及可靠性

探讨桥面铺装层疲劳开裂机理,并对其疲劳力学性能指标进行分析研究,以钢桥铺装层为例,得出其最大横向拉应力、最大横向剪应力、最大横向拉应变、最大纵向拉应力、最大纵向剪应力、最大纵向拉应变和其表面最大弯沉与铺装层厚度和铺装层材料弹性模量之间关系,建立起桥面铺装结构层的可靠度研究方法,提出桥面铺装可靠度各指标与大修周期的最优分配模型。     

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。