桩-土共同作用对高墩大跨连续刚构桥响应研究

以西部某高墩大跨连续刚构桥为依托工程,基于Winkler地基梁理论,通过建立应用于连续刚构桥的桩-土共同作用计算方法,研究了桩土效应对大跨连续刚构桥的内力和变形的影响,以及墩身高度变化时桩土效应对大跨径连续刚构桥的影响。研究表明:桩土效应对主梁的竖向位移值及弯矩具有显著影响;桩土效应对主梁下挠的影响与墩高的变化近似成线性关系,随着墩高的增加其影响逐渐降低;桩土效应对主梁弯矩的影响效应与墩高的变化近似成线性关系,对矮墩的影响大于对高墩的影响。建议墩身高度百米内的大跨连续梁桥在设计及施工中考虑桩-土共同作用,以保证结构长期内力、变形分布更为合理、安全。     

大跨连续刚构桥施工阶段地震响应分析

为了研究大跨度连续刚构桥施工阶段桩-土效应对地震响应的影响,以赤水河大桥为例建立考虑桩-土效应和不考虑桩-土效应的两种MIDAS有限元模型,分别采用响应谱法和动态时程分析法对施工过程中最大悬臂端进行地震响应分析,通过对最大悬臂端位移、加速度及墩梁刚接处和墩底的弯矩、剪力的对比分析,得知考虑桩-土效应时,桥梁整体刚度下降,结构变柔,桩-土效应影响桥梁的某种动力特性;桥梁最大悬臂端位移、加速度及墩梁刚接处和墩底弯矩、剪力随着激励方向不同产生不同的变化。     

行波效应对高墩长联波形钢腹板PC刚构桥地震反应的影响

采用动态时程分析方法,利用有限元分析程序MIDAS/Civil建立动力分析模型,分析高墩长联波形钢腹板PC刚构桥在顺桥向地震波作用下不同相位差行波效应,给出了主墩纵桥向弯矩和剪力、主梁跨中剪力和竖向位移随视波速的变化曲线,对其地震反应的一般影响规律进行分析对比。结果表明,行波效应对高墩长联桥梁的影响具有一定的波动性,结构内力和位移均有不同程度增长,行波效应的影响与结构特性及地震波特性密切相关。     

连续刚构桥单双薄壁墩地震响应的对比分析

单双薄壁墩是连续刚构桥桥墩常见的两种形式,论文对比研究了它们对高墩大跨弯连续刚构桥动力及地震响应的影响规律。以某座桥梁工程为背景,建立了空间有限元分析模型,分析了墩底固结和桩土共同作用两种工况下连续刚构桥的自振特性,在此基础上,利用线弹性的时程分析法,对两种桥墩形式下结构的地震响应进行了对比分析。结果表明,相同条件下采用双薄壁墩可以有效地减小主梁的弯矩响应和位移响应,降低墩底应力,所有这些都是以增大双薄壁墩底轴力为代价的。其研究成果可供桥梁初步设计及弹性抗震设计参考。     

Analysis of Random Seismic Response of High-rise Pier Bridge in Mountain Area Based on Site Effect

为研究场地效应对高墩桥梁随机地震响应的影响规律,基于随机振动理论,研究了不同墩高和墩高差时场地效应对山区高墩桥梁在强地震作用下多点激励随机响应规律.对基于ANSYS的随机振动计算理论进行推导并建立三维数值有限元模型,对不同墩高和墩高差的山区高墩桥梁进行不同场地条件下的多点激励随机地震分析.研究表明:场地效应对高墩桥梁地震响应影响显著.软场地条件下,桥墩位移和主梁轴力均较硬、中场地时大;随着墩高的增加,硬、中、软场地效应对主梁轴力影响先增大后减小;随着墩高差的增加,主梁轴力变化规律性不强,成波动性变化;主梁横桥向弯矩对场地效应敏感,软场地时响应是硬、中场地时的5～12倍,靠近高墩处的边跨反应比矮墩处边跨明显;随着墩高差的增加,软场地对主梁弯矩响应放大作用也随之增加.     

钢管混凝土劲性骨架超高墩连续刚构桥施工阶段横向非线性变形分析

建立了劲性骨架钢管混凝土超高墩连续刚构桥施工过程的非线性有限元模型。计算了施工过程中含有曲线主梁的桥墩墩顶横向位移与最大悬臂状态桥墩墩顶横向位移。结果表明:几何非线性对于横向挠度影响明显,横向联系梁先于主梁施工有利于控制横向位移,提高整体刚度,减轻几何非线性的影响。     

薄壁高墩大跨连续刚构桥墩抗震性能的分析

建立一座5跨薄壁高墩连续刚构桥的空间抗震有限元模型,考虑群桩效应和桩-土效应,运用时程分析法计算了一致激励及行波效应下高墩的地震响应。结果表明,纵向线刚度大的墩将分担较大的纵向内力,质量大的墩将分担较大的横向内力,行波效应比一致激励下的地震内力大,桩-土效应使高墩变截面处的地震内力增大。     

曲率半径对中小跨径连续刚构桥施工阶段力学性能的影响

为研究逐跨节段拼装工法施工的曲线刚构桥施工阶段力学性能及曲率半径对其力学性能的影响,该文以南昌市洪都高架桥双箱标准段（35+35+35）m连续刚构桥为工程背景,通过改变曲率半径,研究曲率半径对逐跨拼装中小跨径连续刚构桥施工阶段力学性能的影响。结果表明：采用逐跨拼装工法施工时,后跨施工会影响前跨已架设主梁应力、竖向位移、横向位移、扭矩及墩底应力等力学性能,且随曲率半径的减小影响增大;曲率半径过小时,各项力学指标易超出安全容许值。综合设计与施工阶段力学性能考虑,此类桥梁曲率半径不宜小于75 m。     

高墩大跨混凝土连续刚构桥梁抗震性数值分析

针对高墩大跨连续刚构桥在地震动作用下易出现更大振动,容易对桥梁固定墩结构造成严重破坏的问题。通过建立有限元模型来模拟不同阶态下的连续刚构桥振动特性,获得不同墩高以及不同地震波下高墩大跨混凝土刚构桥的抗震特性。研究结果表明:高墩高连续刚构桥主梁部分表现出横弯和竖弯振型,竖向最容易产生失稳现象;在EI Centro记录工况下,桥梁墩顶处产生的位移量明显小于边跨处位移,墩底截面积混凝土结构并未出现显著的压缩破坏,整个墩底截面处于弹性工作阶段;卧龙地震动下的截面钢纤维拉应变均超过了材料屈服应力下的应变量,截面钢筋已经完全进入了塑性变形阶段。     

龙潭河特大桥施工过程静力仿真分析研究

龙潭河特大桥为主跨(106 3×200 106) m 的预应力混凝土连续刚构桥,最高桥墩178 m.桥梁在施工过程中有其自身的结构特点,利用有限元方法建立其仿真分析模型,模拟桥梁的施工及成桥状态,计算得到了最高桥墩悬臂施工预拱值和各施工阶段的应力值,分析了自重作用下几个典型工况的几何非线性对高墩大跨连续刚构桥内力和位移的影响.     

地震作用下高墩桥梁横向碰撞效应研究

为提升高墩大跨连续刚构桥的防震减灾能力,对其合理的减震措施进行研究。以我国西部山区强地震带一座高墩大跨桥梁为例,利用SAP2000Nonlinear有限元程序建立桥梁结构空间非线性计算模型,分析其横向地震响应规律及其碰撞效应。分析结果表明:对于高墩大跨连续刚构桥,在过渡墩墩顶设置弹性挡块时,很难实现对过渡墩与刚构墩地震响应的有效控制,且碰撞产生的撞击力极易使弹性挡块破坏,从而失去限位功能;在过渡墩墩顶设置弹塑性挡块,并选取适当的挡块屈服强度,可有效地控制过渡墩、刚构墩地震响应以及上部结构位移。     

大跨径多塔斜拉桥非线性静力分析

以一座在建的多塔结合梁斜拉桥为工程背景,运用大型有限元结构分析软件ANSYS,建立多塔斜拉桥的空间非线性有限元模型,考虑拉索垂度效应、结构大位移和梁柱效应3种几何非线性因素,进行了大跨度多塔斜拉桥空间非线性静力分析,给出了桥梁结构主梁、桥塔以及斜拉索的位移及内力云图,结果表明:多塔斜拉桥的主跨跨中位移变形最大,为33.2 cm;边塔弯矩随高度的变化各不相同,塔底弯矩最大;斜拉索的最大索力在边塔外侧的辅助墩附近。     

PC梁桥结构参数对最大悬臂结构力学性能的敏感性分析

为了深入研究PC梁桥结构参数对最大悬臂结构力学性能的影响,结合实体工程,建立了大跨预应力混凝土粱桥的最大悬臂段有限元模型,分析了材料容重、混凝土弹性模量、顸应力参数偏差对最大悬臂施工阶段主梁线形的影响程度,研究了自重偏差对主梁结构内力和应力的影响,探讨了预应力对悬臂结构的作用效应.研究结果表明:材料容重和混凝土弹性模量为该桥梁结构的主要设计参数,桥梁自重偏差对结构线形影响最为明显;在预应力效应的作用下,主梁纵向产生竖向正位移,随着自重的增大,主梁同一截面正弯矩相应减小,墩顶负弯矩增大,主梁的上缘压应力会减小,下缘压应力会增大,且下缘应力受其影响的程度更大.     

地震动的空间变化对连续刚构桥随机地震反应分析

采用随机振动理论与有限元技术相结合的方法,以基岩随机地震作为输入,对考虑桩-土相互作用的连续刚构桥进行了水平随机地震反应分析;分析行波效应、部分相干效应和局部场地效应对连续刚构桥地震响应的影响;获得了连续刚构桥的墩顶的位移功率谱响应以及各墩墩底的弯矩均方差和功率谱密度曲线.     

地震动的空间变化对连续刚构桥随机地震反应分析

采用随机振动理论与有限元技术相结合的方法,以基岩随机地震作为输入,对考虑桩-土相互作用的连续刚构桥进行了水平随机地震反应分析;分析行波效应、部分相干效应和局部场地效应对连续刚构桥地震响应的影响;获得了连续刚构桥的墩顶的位移功率谱响应以及各墩墩底的弯矩均方差和功率谱密度曲线。     

墩身结构对高墩大跨桥梁施工稳定性影响研究

稳定性是高墩大跨桥梁的关键问题,该文依托最大墩高148 m、主跨175 m的大跨径连续刚构桥——壶口黄河特大桥为背景工程,通过分析显示:其最大悬臂状态下稳定系数达9.38。为了进一步提高桥梁的施工稳定系数,针对墩身结构,研究了连梁设计、壁厚设计和考虑几何非线性对施工稳定性的影响,提出了相关设计建议和方法,可显著提高桥梁的稳定性,研究结果可为相关桥梁设计提供参考。     

考虑支座摩擦滑移的高墩弯桥地震响应分析

为研究高墩弯桥在考虑支座摩擦滑移后地震响应的特点和规律，采用Midas civil软件建立了2联连续弯桥有限元模型。基于板式橡胶支座的双折线恢复力模型，研究了支座剪切刚度对地震响应的影响规律。研究结果表明：考虑支座的摩擦滑移效应后，墩顶最大位移减小了5.5%，墩底最大弯矩减小了4.7%，墩底最大剪力增大了27.1%；随着支座剪切刚度的增加，墩底弯矩和墩顶纵向最大位移先增大后减小，墩底剪力和梁体纵向最大位移逐渐减小。     

大跨径混合梁连续刚构桥边中跨比及墩高性能研究

大跨径混合梁连续刚构桥中跨采用大节段钢箱梁,减轻了结构自重,增加了桥梁跨度。目前修建的大跨径混合梁连续刚构并不多见,混合梁多运用于斜拉桥中,故混合梁连续刚构桥的诸多问题并未得到解决,如混合梁连续刚构桥的边中跨比,混合梁连续刚构的适宜墩高等。以瓯江特大桥主桥为背景工程,通过改变边跨跨径和桥墩高度来研究大跨径混合梁连续刚构桥的边中比及墩高性能。大跨径混合梁连续刚构桥在恒载效应、收缩徐变效应、活载效应以及结构自振特性等方面,边跨增大对结构整体刚度影响不大,仅对边跨刚度影响较大。总体上中跨效应大于边跨效应,中跨结构刚度对结构的整体刚度起决定性作用。对桥墩的高度变化影响分析表明桥墩高度不宜做的过低,否则效应值会出现突变,当墩高增加到一定程度,对主梁的受力性能改善程度有限。     

高墩大跨径弯连续刚构桥梁空间非线性稳定分析

在高墩大跨弯连续刚构桥梁的设计与施工中,结构稳定性非常重要。本文分别考虑结构的几何非线性和材料非线性力学特征,对高墩大跨弯连续刚构桥梁的结构稳定性进行详细的数值分析,并与线弹性的计算结果进行对比。结果表明:弯连续刚构桥梁的稳定问题已经转化为考虑结构材料屈服强度的极限承载力问题,同时几何非线性对稳定的影响亦不能忽略。     

矮墩连续刚构桥合龙顶推计算分析及施工控制研究

花都至东莞高速广园快速路跨线桥为(75+125+75) m矮墩混凝土连续刚构桥,上部结构为单箱单室直腹板变截面预应力混凝土箱梁,中跨采用顶推合龙。利用Midas/Civil软件建立三维空间有限元模型,进行顶推效应计算,分析顶推合龙对于施工预拱度的影响,以及顶推对主梁受力性能的改善情况。通过计算可知,顶推对主梁施工预拱度影响较为明显;通过施加顶推力,可以改善混凝土收缩徐变引起的主梁下挠现象,可以改善主梁及主墩的受力性能。同时研究顶推过程中顶推力与位移、应力之间的关系,提出矮墩连续刚构桥中跨合龙顶推过程控制方法,为同类型的桥梁顶推合龙施工控制提供了一定的参考。