关键词： 连续刚构桥   施工控制   流固耦合   动水压力   地震响应  

摘要： 随着西部大开发战略的实施,我国西南部地区的地形复杂,沟壑纵横,大跨连续刚构桥的建造也日益增多,为了跨越复杂地形,连续刚构桥的墩高也越来越高。悬臂浇筑施工法是该类桥型最常使用的施工方法之一。悬臂浇筑法施工中需要进行多次结构体系转换,为了施工安全以及成桥线形平顺、满足设计要求,进行桥梁施工控制是必不可少的。在地震作用下,深水结构与水的相互作用会对结构的动力特性产生不可忽略的影响,因此在设计及验算中都应该考虑。本文基于该类桥梁的特点以及施工安全性对长征沟大桥(63m+110m+63m)进行施工过程中的控制,同时基于该桥在正常使用期间位于水库区这一特点,对该桥在动水效应影响下的地震响应特点进行分析。主要研究内容如下:(1)对国内外高墩大跨连续刚构桥的施工控制的发展研究情况进行总结概括,同时简要介绍了深水桥梁地震响应的特点并列举了近些年国内外的研究成果。(2)利用MIDAS/Civil为工具,建立长征沟大桥的三维数值模型,进行施工各阶段的模拟,提取截面应力、立模标高等理论数值,以自适应控制理论为基础,基于最小二乘法控制方法,提前考虑各种影响施工控制的因素,指导现场施工,使得建成后的桥梁线形平顺,受力合理,误差均在规范允许的范围内,保证桥梁的施工质量可靠。(3)对现在使用较为广泛的动水效应研究方法进行了总结,基于本文的实际运用情况,对其中的代表性方法进行了详细阐述,为地震激励下墩-水耦合提供了理论基础和计算依据。(4)用ADINA软件作为建模工具,采用其中的势流体单元模拟水体,分别采用流固耦合原理和附加质量方法建立桥墩模型—势流体模型和附加质量模型,根据长征沟大桥场地类型等选择合适的地震波,分析在不同地震波作用下,受水体影响的桥墩的动力特性及地震响应。(5)利用势流体模型分析了不同水体深度对桥墩自振特性的影响程度,研究得到水体的存在会减小模型的自振频率,并且根据计算结果可以得到,模型周围水体高度越高,模型自振频率的降低程度越大。(6)在地震作用下,将采用公路抗震规范法的附加质量模型和采用势流体理论的模型的地震响应进行对比分析,两种方法得到的动力响应结果变化趋势是一致的,但两种结果的数值之间有较大的差异,附加质量法是偏于安全的。(7)以势流体模型的计算结果为基准,通过分析不同水体深度下桥墩模型的动力特性,对王宝喜简化公式法和公路抗震规范法的有效性进行对比验证,在不同水深下,公路规范法的误差率略高于王宝喜简化公式的误差率。

关键词： 连续刚构桥   施工过程   内力状态   等效荷载法   地震易损性   地震动持时  

摘要： 连续刚构桥跨越能力强、受力合理且整体性能良好,在跨越高山峡谷、深水河流时优势突出,因此在我国得到了广泛应用。大跨度连续刚构桥多采用悬臂施工法,施工工期较长,施工过程中各阶段的内力状态随结构自重、预应力和施工荷载等的逐渐施加而不断变化,且成桥后受预应力损失和混凝土收缩徐变的影响,使得某个阶段的内力状态将因考虑施工过程与否和混凝土收缩徐变而具有较大差异,该内力状态进而影响其地震反应分析结果的准确性。因此,本文以一座主桥为(120+220+120)m的3跨连续刚构、引桥为4×40m的4跨简支梁的非规则桥梁为背景,考虑其施工过程和收缩徐变对内力状态的影响,基于内力状态展开地震反应和地震易损性分析。主要研究工作如下:(1)为研究实际施工过程对连续刚构桥成桥内力状态的影响,以及不同成桥内力状态下主桥的地震反应差异,采用MIDAS/Civil建立施工阶段分析模型并得到不同成桥阶段的内力状态;基于等效荷载法提出适用于连续刚构桥的内力等效荷载计算公式,并计算得到主桥不同内力状态所对应的内力等效荷载;通过Open Sees建立全桥动力分析模型,并将得到的内力等效荷载施加于Open Sees动力分析模型,使其在动力分析中处于真实的内力状态;选取40组典型的速度脉冲型近断层地震动记录为输入,开展考虑施工过程与否和混凝土收缩徐变的非线性全桥动力时程分析。结果表明:采用所提出的内力等效荷载计算公式能够较为准确地计算和模拟出主桥的成桥内力状态;对连续刚构桥进行动力时程分析时,考虑施工过程和混凝土收缩徐变引起的内力状态,才能保证动力反应的正确性。(2)为研究连续刚构桥的内力状态对其施工阶段和成桥后地震易损性的影响,选取施工阶段典型的5个T型刚构和成桥初始阶段为研究对象,采用MIDAS/Civil进行施工阶段分析并得到各个施工阶段的内力状态;应用等效荷载法计算得到T型刚构的内力等效荷载,基于Open Sees建立考虑等效内力状态的动力分析模型。以典型施工阶段主梁根部、主墩墩顶及墩底的曲率延性系数为损伤评价指标,以位移延性系数为成桥初始阶段的损伤指标,计算得到划分不同损伤阶段的界限值;对比分析了考虑等效内力状态与否对T型刚构和成桥初始阶段地震易损性的影响,以及不同施工阶段之间地震易损性的差异和变化规律。结果表明:无论是典型施工阶段还是成桥初始阶段,若不考虑内力状态将严重低估其地震易损性。(3)为研究持时指标与非线性地震反应的相关性,采用具有连续时间段的括号持时和重要持时作为地震动持时指标,基于所建立的考虑内力状态的动力分析模型分析了总持时地震动作用下地震反应与持时指标的相关性;采用阈值为0.1g的括号持时(D)、5-75%重要持时(D)和5-95%重要持时(D)分别截取长持时地震动的记录时间,分析了不同持时指标对非线性地震反应的影响。结果表明:括号持时指标与非线性地震反应的相关性取决于绝对加速度阈值;重要持时与地震反应的相关性较括号持时更好,在计算连续刚构桥的滞回总耗能时宜选择指标D;另外,采用不同指标D、D和D分别得到的最大绝对地震反应和滞回总耗能不相同,这取决于不同持时指标下有效记录时间的大小。

关键词： 泥石流   连续刚构桥   数值模拟   冲击作用   参数分析  

摘要： 作为公路工程中较为常见的地质灾害,泥石流尤其在地震、暴雨、暴雪后频频发生,其易发区域主要分布于我国西南山区。采用架设桥梁跨越泥石流区的方式常作为山区公路建设的最优选择之一,由于山区地形较为多样,地势起伏大,常采用大跨高墩连续刚构桥这种桥型,那么就不可避免会遇到泥石流冲击桥梁的问题。当泥石流作用严重时,会导致下部结构发生破损甚至倾覆。为了确保泥石流发生后桥梁等结构物还能具有足够的可靠度,开展大跨高墩连续刚构桥在泥石流冲击作用下的力学响应研究具有重要的理论意义和工程应用价值。为此本文研究内容如下:(1)首先概述了泥石流对桥梁的危害方式以及研究现状,指出当前研究中存在的问题。论文接着介绍了泥石流流变特性中流速、冲击力等参数的计算方法、泥石流运动模型以及流体与固体计算理论。(2)结合云南某高速公路上的一座连续刚构桥为实际工程背景,以双向流固耦合理论为理论指导,采用宾汉体模型对浆体进行模拟,通过CFD软件Fluent建立泥石流浆体作用连续刚构桥耦合分析模型,分析流域范围内浆体的分布特点与运动规律,在此基础上考虑荷载参数中流速与黏度、结构参数中墩截面形式与系梁设置等参数的变化对结构的力学响应与损伤特点的影响。(3)基于赫兹碰撞理论与能量守恒定律,采用刚性体模拟块石,运用Workbench中LS-DYNA计算板块对泥石流大块石作用连续刚构桥进行碰撞分析,探讨大块石物理属性中的初始冲击速度与体积质量、结构物承载能力中的混凝土强度等因素的变化对结构动力响应与损伤破坏的影响,论文最后将浆体与块石对结构的动力响应结果进行分析对比。主要结论如下:液相浆体是使结构发生变形的主要因素,块石影响较小;速度较大时,单个固相块石的冲击力就已经超过浆体的整体作用。本文通过对泥石流-结构相互作用下的大跨高墩连续刚构桥动力响应进行研究,最终得出了连续刚构桥在泥石流作用下的桥梁结构力学响应与损伤特点,进而有针对性地提出相应的安防措施,降低了桥梁在泥石流冲击作用下出现落梁、倾覆甚至坍塌的风险,为泥石流易发区的桥梁结构设计和施工提供了一定的参考和借鉴意义。

关键词： 高墩大跨   连续刚构桥   有限元法   静力性能   主应力   剪力滞效应  

摘要： 为研究墩梁刚度比对高墩大跨连续刚构桥静力性能的影响,本文以坞家湾大桥主桥为工程背景,基于MIDAS/Civil和MIDAS/FEA平台分别建立全桥和零号块局部空间有限元实体模型,分析了不同墩梁刚度比对该桥静力性能的影响,以期为相同类型桥梁的设计提供有效参考。

关键词： 连续刚构桥   高墩   大跨   结构分析  

摘要： 山区高速公路的修建日益增多,高墩大跨连续刚构桥在山区地形桥梁建设中得到了广泛应用。文章以在建广西乐业至望谟高速公路运赖大桥作为工程背景,运用Midas Civil建立了全桥有限元模型并进行了静力分析、稳定性分析、抗风及抗震分析,希望能对同类型桥梁的结构分析提供借鉴。

关键词： 高墩大跨   连续刚构桥   合龙优化  

摘要： 高墩大跨连续刚构桥在合龙施工阶段宜在锁定支撑前对合龙段左右两端施加顺桥向顶推力使墩顶预偏,防止混凝土收缩徐变等因素造成的各主墩向主桥跨中偏移的不利趋势,进而防止造成墩底开裂。在拟定的合龙顺序方案下,计算顶推力是合龙的重要步骤,提出一种基于有约束墩顶水平位移平方和最小的顶推力计算方法,并应用于实际工程,对于高墩大跨连续刚构桥合龙顶推力的计算提供有益参考。

关键词： 高烈度   高墩   大跨   连续刚构   预应力  

摘要： 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中存在的问题,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。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。

关键词： 高墩大跨   预应力混凝土   连续刚构桥梁  

摘要： 以双线大桥为研究背景,通过现场采集数据,采用灰色系统理论的预测方法,对其下阶段施工应力及应变进行预测,结合模型所得计算值与实际测量值进行对比,对该桥梁进行控制。通过对比实测值、理论值以及预测值可知,桥梁控制取得了较好的效果。

关键词： 大跨径高墩曲线刚构桥   日照温度效应   混凝土辐射吸收率   箱梁翼缘板宽度   支座刚度   墩高  

摘要： 为探究大跨径高墩曲线刚构桥日照温度效应参数敏感性,本文以贵州某大跨曲线刚构桥为研究背景,对比分析了混凝土辐射吸收率、箱梁翼缘板宽度、支座刚度及墩高四个参数对大跨高墩曲线刚构桥日照温度效应的影响规律。研究结果表明:日照温度效应下,混凝土辐射吸收率越高,对结构应力的影响效应越大;翼缘板宽度除特定时刻外可忽略其对结构的影响;支座刚度越大,墩顶与梁底之间相对位移越小;墩顶位移增长速率与墩高成正相关关系。

关键词： 高墩大跨连续刚构桥   有限元计算   灰色系统理论   监控  

摘要： 以贵州省松桃至玉屏快速路项目中某高墩大跨连续刚构桥为案例,通过对结构特点进行分析,并使用有限元分析软件Midas Civil进行施工过程模拟计算,再与现场监测数据进行对比,以此确保整个施工阶段的应力正常。在桥梁竖向线形控制过程中,应用参数敏感性分析和灰色系统理论,将理论计算结果与施工过程中采集的数据进行对比,验证桥梁的施工安全性。