高墩大跨连续刚构桥中跨合龙顶推力计算方法

 为合理确定高墩大跨连续刚构桥中跨合龙的顶推力,基于力法原理提出一种适用于单柱式墩连续刚构桥先边跨后中跨合龙的顶推力解析计算方法。以某三跨连续刚构桥施工工程为例,应用解析法计算先边跨后中跨合龙的顶推位移和顶推力,同时利用数值模拟法建立有限元模型,以消除5 年收缩徐变及合龙温差引起的墩顶水平位移为原则进行计算比较,并以工程实测结果进行验证。结果显示,解析法计算值、有限元计算值和实测值三者之间误差很小,解析法与有限元法计算误差小于10%,表明解析法具有较高的计算精度,能满足实际工程要求。     

墩高对不对称高墩连续刚构桥力学特性的影响（英文）

对不同墩高下的不对称高墩连续刚构桥成桥阶段进行了力学特性研究,获得了高墩连续刚构桥在不同墩高下的主梁和桥墩的内力、位移变形特性.研究结果表明,桥墩墩高的变化对主梁内力、主梁竖向位移、墩内力、墩横向位移均产生不同程度的影响,其中对跨中主梁竖向位移和墩顶剪力的影响较大,主梁竖向位移随着墩高的增大而增大,最大位移处平均增幅14.3%,墩顶主梁剪力随着墩高的增大而减小,平均变化率37.1%.     

考虑高墩二阶效应的简化迭代计算方法

为快速计算高墩侧移所致的二阶效应,在经典解析法的基础上,提出一种新的计算高墩二阶效应的简化迭代方法.根据高墩与上部结构的不同约束情况,推导建立相应的迭代计算公式.将简化迭代算法分别应用于一座高墩连续刚构桥和一座高墩连续梁桥算例中,并将计算结果与有限元法计算结果进行对比.结果表明,经过4次迭代计算后,本方法即可达到收敛条件;对于高墩连续刚构桥算例,墩顶水平位移和墩底弯矩的简化迭代计算结果与有限元模型计算结果的相对误差分别仅为-0.11%和-1.18%;对于高墩连续梁桥算例,两者相对误差分别仅为1.04%和1.02%.     

桩土效应下刚构桥高墩最优计算模式选取

连续刚构桥在合龙顶推时,合拢段实测的相对变形值和模型理论计算值往往相差较大,因为模型计算大多都忽略桩土效应而简化的把墩底看作固结.同时,目前大部分文献都是采用单一的桩土效应模型分析其对桥梁结构受力的影响,而对不同桩土效应分析模型的区别及模拟精确度都少有研究.因此,本文通过探讨六种不同桩土效应计算模型的优缺点,对比分析合拢段的相对位移来确定刚构桥高墩分析的最优计算模型.     

高墩大跨曲线连续刚构桥地震响应研究

目的研究桩土相互作用和行波效应对高墩大跨曲线连续刚构桥地震响应的影响.方法采用有限元程序,建立跨度为(70+3×127+70) m的曲线刚构桥有限元模型,采用动态时程分析方法,分析了桩土相互作用和行波效应在不同参数取值下的桥梁结构地震响应.结果纵桥向激励下,考虑桩土相互作用比不考虑桩土相互作用桥梁各桥墩控制截面内力增大30%～40%;横桥向激励下,考虑桩土相互作用比不考虑桩土相互作用桥梁各桥墩控制截面内力减小17%～25%.考虑桩土相互作用,将显著增大墩顶和墩底截面纵桥向内力,减小横桥向墩顶和墩底内力;考虑地震波传播速度引起的行波效应,使得桥墩内力在不同桥墩之间呈现更加不均匀分布状态,增大部分桥墩破坏的危险;由于地震波入射角度不同而引起的行波效应时,入射角度为0°时各个桥墩内力和位移响应略大于10°和-10°两个入射角度的激励结果.结论地震波入射角度引起的行波效应时对该类桥型地震响应影响较小.桩土相互作用对该类桥型的动力特性有一定的影响.随着桩土弹性连接土介质参数的增大,结构体系的自振频率也随之增大,但结构的低阶振型基本未变.     

海冰对单柱式桥墩非线性地震反应的影响

用简化的附加水质量模型考虑动水压力对桥墩的影响,用动冰力模型考虑冰与桥墩的相互作用,建立了冰水域单柱式桥墩地震反应的动力计算模型,并利用时程分析法研究了在不同类型地震作用下海冰对桥墩非线性地震反应的影响.桥墩的最不利反应一般发生在海冰质量为5×106～5×107kg,可作为桥墩设计时的海冰质量;且墩底截面出现最大曲率时对应的海冰质量随着水深的增大而变大.有冰时墩底截面曲率延性需求系数、墩顶最大位移和墩顶残余位移比无冰时增大数倍,墩底截面弯矩–曲率滞回曲线呈倒"S"型更显著,桥墩的变形和耗能能力显著下降.同时,与近场地震波作用时相比,远场地震波作用下海冰对单柱式桥墩顶部最大位移和残余位移的影响更大.     

不同曲率下预应力斜墩曲线连续刚构桥施工过程变形分析

桥墩横向变形是曲线连续刚构桥产生径向位移和扭转变形的主要原因,为探究预应力斜墩对曲线连续刚构桥施工过程变形的影响规律,通过矩形斜墩在曲梁偏压和桥墩预应力作用下墩顶横向位移和转角计算公式的理论推导,阐释了预应力斜墩在曲线连续刚构桥悬臂施工过程中变形的主要规律;以实际工程为背景,通过不同曲率半径的曲线连续刚构桥数值模拟分析,研究了曲率半径对该类桥梁各施工荷载作用下空间变形的影响规律.结果表明:斜墩的斜腿构造和预应力对减小曲梁的径向位移和扭转变形作用明显;最大悬臂状态曲梁的径向位移和扭转变形由悬臂根部向悬臂端先增大后减小,且峰值随曲率半径的减小而向桥墩靠近;直线连续刚构桥的径向位移和扭转变形产生于桥墩的横向变形,而曲线连续刚构桥还包含了曲梁自身的径向位移和扭转变形.预应力斜墩曲线连续刚构桥施工过程变形复杂,桥梁施工控制尤其需要关注其径向变形和扭转变形.     

考虑墩顶约束作用的桥墩船撞力学模型及其响应

在考虑上部主梁对桥墩墩顶约束及基础约束作用的基础上,建立了边界条件合理的船舶与桥墩撞击理论力学模型,采用Laplace正变换和Crump逆变换,对该动力控制微分方程进行理论求解并分析撞击力与位移响应。将理论计算结果与欧洲规范以及未考虑墩顶约束的悬臂墩模型计算值进行了比较,结果表明考虑被撞桥墩墩顶受上部结构的约束作用对撞击响应的影响较为显著。分析上部主梁结构等效约束刚度与被撞桥墩船撞力及墩顶位移的关系并与欧洲规范和铁路规范进行了比较。建立了峰值撞击力简化计算公式,该公式在欧洲规范的基础上增加考虑了桥墩侧向刚度、船舶质量及船艏刚度等因素,与其他规范公式在改变不同参数的情况下进行了比较,验证了其具有较好的适用性。     

矮墩连续刚构桥合龙顶推力研究

连续刚构桥中跨合龙时需要通过施加顶推力对结构的内力状态进行预调整.结合工程实例,讨论了柔性基础矮墩连续刚构桥合龙顶推力的确定方法,分析了顶推前后结构的内力与变形规律,得出施加顶推力来主动调整内力可有效地改善桥梁结构的受力和使用状态,提高桥梁的耐久性.     

柔性横系梁双柱墩的抗震行为分析

基于Pushover分析方法,探索柔性横系梁对双柱式桥墩抗震行为的影响.采用弹塑性纤维单元,建立单柱墩、盖梁双柱墩和柔性横系梁双柱墩模型并进行对比分析,研究横系梁刚度变化对桥墩破坏机理、墩顶位移能力、位移延性系数以及基础受力的影响.结果表明,随着横系梁刚度的增大,墩顶位移延性能力逐渐减小,位移延性系数逐渐增大,桥墩的承载能力逐渐增大,同时提供给基础水平推力能力增大.对于规则桥墩,柔性横系梁双柱墩的墩顶最大塑性位移比单柱墩略小,可按单柱墩位移延性能力计算公式计算其墩顶位移延性能力.     

多点非一致激励下高墩连续刚构桥的地震响应

为研究多点非一致激励对高墩连续刚构桥地震响应的影响规律,以某跨径为48 m+96 m+48 m的组合高墩连续刚构桥为算例,建立高墩连续刚构桥的三维有限元数值模型,计算高墩连续刚构桥在纵向随机地震动激励下,考虑视变化的波速以及视波速随地震动频率变化时的多点激励响应分析.研究结果表明:主梁的纵向位移、横向弯矩和轴力响应及桥墩的纵向位移、横向弯矩和纵向剪力响应随着视波速的变化有所不同,与常数视波速100 m.s-1下结构的响应相比,视波速随频率变化情况下的响应量显著增大,1号墩处主梁的纵向位移、横向弯矩和轴力分别增大了2.03、1.39和1.37倍,1号墩、2号墩墩顶的纵向位移、墩底横向弯矩和墩底的纵向剪力均增大约1.37倍.考虑随频率变化的视波速对高墩连续刚构桥的影响是必要的.     

考虑PSSI的桩柱式桥墩震后残余位移分析

为研究钢筋混凝土桥墩在强震下的残余变形机理,建立了考虑桩-土-结构相互作用(pile-soil-structure interaction, PSSI)的桩柱式桥墩抗震数值分析模型,考虑了桥墩、桩身以及桩-土相互作用等非线性行为.首先,基于单桩拟静力试验结果验证了建模方法的准确性,然后通过与墩底固结模型的对比,分析了近断层地震动下PSSI对桩柱式桥墩墩顶残余位移的影响.结合结构自振周期,桩身残余位移、曲率延性系数,土体非线性反应等结果,对墩顶残余变形的机理进行了讨论.结果表明：考虑PSSI的桩柱式桥墩自振周期为墩底固结模型的2.0～2.2倍,PSSI显著增加了墩顶的最大位移和残余位移.随着砂土相对密实度减少,结构自振周期、墩顶最大位移和残余位移均呈增大的趋势.桩身的残余变形主要集中于桩顶4倍桩径深度范围内,且随着砂土相对密实度增加,桩身残余变形深度减少.桩身塑性变形集中于地表下1.3～5.3倍桩径范围内,且随着砂土相对密实度增加,桩身塑性区范围减少,桩身截面最大曲率增大.     

连续刚构桥合龙对顶效应计算分析

连续刚构桥在进行中跨合龙浇筑前,需在其两端施加一对由跨中向边跨方向的对顶力致使墩顶产生预偏移,以消除或减轻混凝土因环境温度改变和收缩徐变等后期因素所造成的主墩向跨中偏移的不利趋势,从而优化桥梁整体受力状态,避免因墩底弯矩过大而导致开裂,同时保证桥梁整体线型良好。本文通过建立全桥有限元模型,在考虑主梁拉力、墩顶顺桥向位移和墩底弯矩的基础上计算出理论上合理的对顶力,评价其对顶效果,并应用于背景桥梁,验证其可行性与正确性,为同类型桥梁合龙对顶力的取值提供参考。     

顶推施工连续梁施工中墩顶水平位移控制分析

结合某顶推施工连续梁的桥墩顶水平位移的观测与监控,分析了顶推施工过程中,墩顶水平位移过大、正负位移交替出现以及出现水平负位移较大的原因,并采取了相应措施,有效地解决了墩顶水平位移偏大的现象。     

考虑基础-墩-梁的大跨度连续刚构竖向振动特性分析

以某大跨度连续刚构桥为背景,采用有限元分析软件Midas/Civil,建立了不考虑基础作用和考虑基础作用两种整体计算模型,对比分析了基础(桩土效应)对大跨度连续刚构桥竖向振动特性的影响,并通过改变两种模型的桥墩设计参数,定量地分析了在对大跨度连续刚构桥竖向振动特性分析时桥墩对基础的考虑与否的影响规律。计算结果表明,考虑基础作用会使结构的整体刚度降低,竖向自振频率减小,且对全桥竖向振型有一定的影响;随着墩高的增加,连续刚构桥的竖向基频不断减小,基础的作用越小;当墩高大于30m时,基础对连续刚构桥竖向振动特性的影响较小,在对大跨度连续刚构桥进行竖向振动特性分析时可不考虑基础的作用;而当墩高小于30m时,基础的影响较大,应该考虑基础的作用;随着桥墩截面尺寸的加大,连续刚构桥的竖向基频会增大,且相对于墩高的改变,截面尺寸的变化对连续刚构桥进行竖向振动特性分析时基础的考虑与否影响不大。     

桥墩形式对曲线形连续刚构桥地震响应的影响

以西牛大桥为工程背景,将主墩分别设计为单柱式薄壁墩、双柱式薄壁墩和组合式墩柱3种形式,运用 Midas/Civil 软件对高墩大跨曲线形连续刚构桥进行三维地震动态时程分析,比较不同的桥墩形式以及曲率半径对高墩大跨曲线形连续刚构桥抗震性能的影响。分析结果表明,在主梁弯矩分配上,双肢墩和组合墩要优于单肢墩,而在主梁位移与墩顶轴力方面,组合墩也具有明显的优势;在桥墩形式不变的情况下,随着曲率半径的增大,主梁跨中弯矩和竖向位移先出现明显的减小,之后趋于平缓。     

水平隧道管道固定墩推力虚功原理解答及应用

建立进出洞口处设置固定墩的水平隧道管道超静定结构力学计算模型,在求解基本假设的前提下,提出隧道管道"驻点"的概念,同时考虑隧道管道弯头处节点位移变形协调条件,采用虚功原理对隧道管道固定墩推力进行理论分析,得出考虑管墩摩擦和不考虑管墩摩擦情况下的解析计算公式.应用此解析公式和4套管道有限元分析软件(Ansys,Autopipe,Algor,CaesarⅡ),对西气东输二线管道工程X80钢级、管径1 219 mm的隧道管道固定墩推力进行计算分析.结果表明,固定墩推力随着管径、壁厚的增加而增大,其关系近似呈线性;解析解和有限元计算结果吻合较好,其最大相对计算误差仅为4.2%,说明解析公式计算结果可以满足工程需要,验证了分析结果的正确性.     

新型高速铁路无支座整体式刚构桥粘滞阻尼器减震效果分析

为研究粘滞阻尼器力学参数对高速铁路无支座整体式刚构桥地震响应的影响规律,以新建福厦高速铁路泉州湾跨海大桥引桥为工程背景,采用ANSYS有限元软件建立结构的动力计算模型,并进行非线性时程分析.研究结果表明：各墩墩顶位移及内力总体上随着阻尼器参数C的增大而减小,随着α的增大而增大;以相邻联梁缝两侧的梁端相对位移为目标,综合考虑各墩墩顶位移、内力响应和粘滞阻尼器最大输出力等因素,建议桥的粘滞阻尼器参数C取3 MN·(s·m^-1)^α,α取0.5;增设粘滞阻尼器后,第二联结构墩顶弯矩平均减小了15.60%、剪力减小了16.81%.其中对边墩墩顶内力的减小程度显著大于中墩墩顶,但各墩均处于弹性工作范围内;同时相邻联梁端相对位移的减震率高达56.32%,最大梁端相对位移值小于梁缝宽度150 mm,可避免相邻联结构发生碰撞.     

门式墩纵向刚度及其对无缝线路纵向力的影响

在以门式墩作为下部结构的高速铁路桥梁设计中,为简化门式墩纵向刚度的计算,推导了考虑两立柱抗推、抗扭刚度以及横梁抗弯刚度的门式墩整体纵向刚度表达式.在此基础上提出了参数优化方法,研究了门式墩纵向刚度的降低对梁轨相互作用的影响.分析表明:考虑抗扭刚度可将门式墩总刚度提高20%;与普通钢筋混凝土桥墩相比,门式墩所受墩顶水平力略有降低,但门式墩附近钢轨制动力增大;门式墩纵向刚度应尽量接近相邻桥墩以减小钢轨纵向力.     

行波效应下系梁设置对薄壁刚构桥地震响应影响

采用大型结构分析程序MIDAS/CIVIL建立某薄壁刚构桥模型,基于桥梁上部结构自重等荷载引起的桥墩内力、墩顶位移等为考虑因素,通过在不同视波速条件下,改变横系梁的道数、尺寸、连接方式,对地震作用下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.结果表明:横系梁的设置会很明显的改变桥墩的受力情况,视波速越小结构延迟效果越明显,随着波速的增大结构位移、内力是先减小后增大然后趋于平缓.当在桥墩高度的1/2刚接一根尺寸为桥墩的0.55倍横系梁时,会提高结构的整体性能.