关键词： 超高墩   受力特性   施工控制  

摘要： 由于我国所跨区域较广,地貌类型多种多样,对于海拔较高地区而言,超高墩大跨连续刚构桥的建设越来越多。本文根据实际工程,通过分析不同温度情况下高墩大跨径连续刚构桥梁的受力特性,并针对这些特性,对温度荷载作用下的桥梁施工进行分析,从而得出相对应的控制措施。

关键词： 高墩大跨连续刚构桥   桩土效应   反应谱分析   时程分析  

摘要： 高墩大跨连续刚构桥是一种应用广泛的桥梁结构,其地震响应不同于一般的中小跨径桥梁,影响其抗震性能的因素有很多。文章利用有限元软件Midas/Civil进行模态分析,分别采用反应谱法和线性动态时程分析法,着重研究了考虑桩-土效应与墩底固结、二维地震输入和考虑竖向地震输入、墩高差异三种因素对高墩大跨连续刚构桥抗震性能的影响,分别得出相关结论,为类似连续刚构的抗震设计提供参考。

关键词： 连续刚构桥   高墩   刚度   纵向柔度   圬工量  

摘要： 大跨连续刚构桥在施工及运营阶段要求主墩满足结构受力所需的最小纵、横向刚度,从优化结构受力和经济性考虑,桥墩应具有较大的抗弯刚度和较小的抗推刚度。以云南某地区一大跨连续刚构桥为工程背景,论述高桥墩设计中需考虑的主要控制因素及结构受力要求。分析比较矩形空心墩和双薄壁桥墩的受力特点、经济性及其适用条件,研究并比较这两种墩形的设计指标,对高墩大跨桥墩选型提供理论依据。

关键词： 场地效应   碰撞效应   高墩大跨连续刚构桥   基岩地震波   加速度峰值   易损性分析   损伤概率  

摘要： 为了研究实际场地和碰撞双重效应对高墩大跨连续刚构桥易损性的影响,以某高墩大跨连续刚构桥为研究对象,基于OpenSees软件建立不同伸缩缝宽度取值对应的有限元模型,并将基岩地震波按桥位处实际土层特性转化为地表地震波,进行增量动力非线性分析(多点激励),同时与未考虑实际土层过滤影响(一致激励)的结构响应进行对比分析.研究表明:随伸缩缝宽度的增大,碰撞效应使2#墩(次高墩)在一致激励作用下的损伤概率逐渐大于多点激励情况,最大差值为0.28;碰撞效应使3#墩(最高墩)损伤概率降低,且一致激励低估了3#墩各损伤阶段的损伤概率,最大低估量为0.35;随基岩地震波加速度峰值的增加,一致激励作用下2#墩的位移延性系数概率需求值逐渐大于多点激励时的需求值,而多点激励作用下3#墩的位移延性系数概率需求值均大于一致激励情况.实际场地和碰撞效应对大跨度连续刚构桥的高墩和低墩易损性影响不同,需在抗震设计中综合考虑.

关键词： 高墩大跨连续刚构桥   动力特性   动态时程分析   塑性铰   行波效应  

摘要： 随着国家经济的蓬勃发展和社会文明的卓越进步,交通运输的便利在其中起到了越来越重要的作用,交通线也因此成为了国家和社会的生命线,而桥梁作为交通线中的骨架更是重中之重。高墩大跨连续刚构桥凭借自身经济合理、外形美观、施工便利以及优越的跨越能力等优点,在我国多高山深谷、阔河激流的西南、西北等地区备受桥梁工作者的青睐。而我国处于环太平洋地震带与欧亚地震带之间,地震多发,因此对桥梁的地震响应分析及抗震性能的研究至关重要。与普通中、小桥相比,高墩大跨连续刚构桥地震响应较为复杂,需要对此类桥梁的抗震能力进行研究。本文首先对桥梁震害进行介绍,并对预应力混凝土连续刚构桥的发展及研究现状进行了论述,然后阐述了桥梁结构地震响应的几种分析方法。以卧龙沟3号特大桥主桥(75+140×3+75)m连续刚构桥为研究背景,利用有限元软件,对其进行地震响应分析,主要研究内容如下:(1)运用有限元软件Midas Civil建立两种计算模型:墩底固结模型和考虑桩-土-结构作用模型,并对连续刚构桥的动力特性进行探究。讨论了桩土作用对结构固有特性的影响,以及高阶振型在动力计算时的作用状况。(2)通过选取三条实际地震波,利用桩-土-结构模型,采用双向、三向正交激励方法,对桥梁结构进行E1、E2地震作用下的线性、非线性地震响应时程分析。在E1、E2地震作用下,将三条地震波的结构响应情况进行对比,并探究了线性分析与非线性分析的区别。对比双向与三向正交激励作用的结果,了解了竖向地震激励对结构的影响。探讨了桥墩塑性铰的发生位置及发展规律,并拓展分析了对于高低墩刚构桥塑性铰的可能出现位置。(3)利用大质量法对该桥进行考虑相邻墩底之间存在时间差的行波效应分析,其计算结果与一致激励作用进行对比。分析在行波效应作用下,桥梁位移及内力的发展规律。

关键词： 大跨高墩连续刚构桥梁   碰撞效应   地震易损性分析   云图法   概率地震需求模型  

摘要： 我国西部山区修建了大量高墩大跨连续刚构桥梁,主桥与引桥动力特性差异较大,在地震作用下主桥与引桥动力响应不同步,容易发生主桥主梁与引桥主梁碰撞、主桥主梁与桥台碰撞。因此,对常见的大跨度的高墩连续刚构桥梁进行地震易损性分析非常有必要。本文以大跨高墩连续刚构公路桥梁为背景,基于OpenSees平台,建立有限元模型,使用人工地震动与实测地震动作为结构地震激励输入,进行动力响应分析。最后选取大量实测地震动,进行桥梁主要构件与系统易损性分析。主要研究内容如下:1、总结大跨高墩连续刚构桥梁特点、桥梁碰撞效应的研究现状、桥梁易损性计算方法。2、基于OpenSees平台建立了大跨高墩连续刚构桥梁非线性有限元模型,对模型中单元本构模型、参数选取进行说明,对桥墩纤维截面进行弯矩曲率分析。3、根据桥位场地土层特征与规范条款,选取了7条实测地震动以及人工合成7条地震动,对参数确定的桥梁结构进行动力时程分析,研究了碰撞效应以及伸缩缝宽度对桥梁动力响应的影响。4、介绍了概率地震需求模型基本理论,建立桥梁构件损伤指标,确定了桥梁结构不确定参数分布类型及参数,选取100条实测地震动,使用拉丁超立方抽样与云图法计算了桥梁构件易损性曲线,研究了桥梁结构参数不确定性、梁端碰撞效应对桥梁易损性的影响。5、介绍了桥梁系统可靠度基本概念,并选用串联模型进行桥梁系统易损性分析。使用一阶界限法估计了桥梁系统易损性上下界,使用PCM法估算了桥梁系统易损性,对比研究基于这两种计算方法的计算结果的精确程度。

关键词： 连续刚构桥   稳定系数   山区高墩   非线性   极限荷载  

摘要： 近些年来,我国桥梁事业的发展实现了质的飞越,世界上远近闻名的桥梁多数是由我们国家主导设计和施工的。但随着施工技术的发展,桥梁逐渐呈现出跨度越大,墩高越高,施工环境越来越恶劣的情况。高墩大跨连续刚构桥由于其跨越能力强,墩高等特点常常被用于山区峡谷等地区,且结构形式也越来越轻型化、薄壁化,这也导致这类桥型的稳定问题比较突出。本文选取灵仙河特大桥主跨部分(85+160+85)m作为研究对象,针对山区大跨连续刚构桥的稳定问题做相关研究,以第一类稳定理论为基础,先采用有限元软件MIDAS对结构裸墩、悬臂施工以及最大悬臂阶段和全桥稳定性进行分析研究。得到各阶段的稳定系数均符合要求,同时对影响桥墩结构稳定的因素:系梁、墩厚、肢间距以及不同结构形式墩等对结构线性稳定的影响做了分析研究,得到了满足稳定系数要求的单因素最小限值。针对最大悬臂阶段做了动力分析,得到了不同阶振动模态的表现形式以及自振频率。采用ANSYS仿真软件对灵仙河特大桥做非线性稳定研究时,在单元、本构关系(本构关系式、极限压应变)以及荷载组合的选取上做了分析研究,针对最高裸墩状态下不同方向初始几何缺陷做了分析研究,发现双肢桥墩各肢墩初始几何缺陷不同向时结构的变形状态是不符合力学特性的。对最大悬臂阶段初始几何和初始材料缺陷研究结果表明材料初始缺陷出现在中下段时,结构极限承载能力最差;初始几何缺陷越大,结构稳定性能越差。横向风荷载对结构稳定性(极限承载能力)的影响比其它方向要大,混凝土每提高一个强度等级,极限承载能力会增强33.3%,增加横系梁数量对提高极限荷载值影响不大,每增加1道横系梁,极限荷载仅提高约1%,当系梁达到三道时,灵仙河特大桥最大悬臂阶段荷载极限加载系数变化并不明显。混凝土本构关系中极限压应力如何选取对结构极限承载能力影响很大。

关键词： 连续刚构桥   稳定性   临界荷载   反应谱分析   时程分析  

摘要： 自改革开放以来,随着我国国民经济水平的逐渐提升,我国交通运输事业也得到了飞速的发展。在西部大开发战略的时代背景下,高墩大跨度连续刚构桥由于能够很好地适应我国中西部偏远山区的复杂地形,因此得到广泛地运用。而随着连续刚构桥跨径与桥墩高度的不断增大,桥梁的稳定性以及抗震性能也变得越来越重要。本文以湖北省恩施自治州宣恩县匡家坳大桥的施工过程为研究背景,结合相关规范,对高墩大跨连续刚构桥在施工各阶段的结构稳定性及其影响因素进行了全面的分析。首先,结合国内外关于结构稳定性的研究现状,简单介绍了结构的两类稳定性问题,即分支点问题与极值点问题,并以受压杆件为例加以分析。总结了三种比较常见的求解临界荷载的方法,选用能量法与有限元法分别对主墩在自重作用下的临界荷载进行了计算,并将计算结果进行了对比分析,计算误差在百分之十以内。其次,借用大型桥梁专用有限元软件MIDAS/Civil 2015对匡家坳大桥进行了仿真模拟验算,对大桥的裸墩阶段、最大悬臂阶段以及成桥阶段的稳定性进行了全面的分析,根据施工阶段的特点找出影响各阶段结构稳定性的最不利因素,并得到安全稳定系数。在分析裸墩阶段稳定性时,同时考虑了几何非线性对稳定性的影响,发现非线性分析的结果更接近工程实际情况。对施工各阶段稳定性分析结果表明,裸墩阶段、最大悬臂阶段以及成桥阶段的稳定性均满足要求,其中桥梁的最大悬臂状态为施工过程中稳定性最不利的阶段。最后,介绍了我国现阶段所实行的桥梁抗震设计理念与规范,综合考虑了三种方向的地震作用,利用反应谱法和动态时程分析法分别对连续刚构桥在E1地震作用下的地震响应进行了分析,得出自振特性和时程曲线,并针对变形较大的位置进行了受力分析。

关键词： 山区   高墩   连续刚构   设计   施工注意事项  

摘要： 连续刚构桥外形美观,桥梁跨越能力大,主墩无支座、施工体系转换方便,顺桥向抗推刚度小,对温度变化、混凝土收缩徐变及地震均有利,且具有较好的技术经济性等优点。本文结合宜宾至毕高速公路上的工程实例,介绍了山区高墩大跨连续刚构桥的整体设计思路,并探讨了施工过程中的注意事项,为今后同类项目提供参考。

关键词： 高墩   增量动力分析   易损性分析   危险性分析   风险性分析  

摘要： 伴随着不断完善的交通运输系统,跨越深沟峡谷的西部桥梁建设工程也飞速发展。连续刚构桥因为具有跨越能力强、地形适应性好、建设费用合理等优点,被广泛应用于西部山区的桥梁建设中。我国现有的抗震规范只适用于40m以下的桥墩,而西部山区连续刚构桥桥墩的高度远不止40m,因此对高墩大跨径连续刚构桥的损伤规则和抗震性能进行深入的分析,对西部地区桥梁的发展有重大意义。本文依托于西部地区的某五跨高墩大跨连续刚构桥,采用CSI Bridge大型有限元分析软件对该桥梁结构进行合理准确的模拟,进而对桥梁结构的易损性、危险性及风险性进行了认真的研究。本文的研究内容包括:(1)在阅读国内外文献的基础上,掌握目前高墩大跨连续刚构桥的发展以及抗震研究情况,并介绍基于性能的桥梁易损性、风险性的研究动态,总结现有的研究状况。(2)介绍基于性能的抗震分析方法,并结合著名桥梁的性能指标及损伤状态量化情况,考虑该桥的特殊性给出桥梁结构的性能指标和损伤指标,给出易损性曲线建立的方法和流程。(3)依托于一座桥梁布置为75m+3×140m+75m的五跨高墩连续刚构桥,采用Xtract软件对控制截面进行弯矩-曲率分析,从而进行损伤的量化;在考虑桥梁结构纵横向主周期的不一致性及地震动的不确定性,分别输入10条经过调整的实际地震波进行增量动力分析,对结果采用二次回归,获得易损性建立所需的回归系数,得到各桥墩截面以Sa为变量的地震需求模型;(4)根据统计学知识,给出地震易损性函数的表达式。基于各关键截面的损伤指标和不同强度地震作用下的地震需求值,按照能力需求比法理论,得到各关键截面的地震易损性曲线,进一步对比分析桥墩在纵横向地震作用下损伤规律;(5)在获得谱加速度Sa的地震危险性曲线的基础上,综合易损性分析的结果,得到桥梁结构的地震风险函数表达式,在此基础上对高墩连续刚构桥的地震需求风险进行分析;以我国现行的公路桥梁抗震设防标准为依据,从而对高墩大跨径连续刚构桥的抗震性能进行准确有效的判定。本文主要研究成果及结论如下:纵桥向地震作用下,各桥墩墩顶截面的损伤概率和风险概率要远大于墩底截面,而横桥向地震作用下,各桥墩墩底截面的损伤概率要远大于墩顶截面。综合分析可知,1号墩(84m)的敏感程度均大于高墩(154m),这与地震作用的方向关系不大。且在桥梁结构的设计基准期内,纵向风险损伤概率大于横向地震风险概率,桥墩出现严重或完全损伤的可能性都小于5%,说明该桥遭受地震后可维修和不倒塌是能够保证的。