关键词： 空心薄壁高墩   温度效应   桥梁走向   截面形式   参数分析  

摘要： 由于自身材料的特性,空心薄壁高墩在受到太阳辐射或者强降温影响下,其结构的表面温度会迅速上升或下降,而空心墩内部温度却变化缓慢。这样,墩身内外壁两侧形成了不均匀温度差,从而出现温度应力。温度应力在桥梁承载结构的受力中占很大一部分,危及桥梁的正常使用。很多工程实例可以看到,桥梁上部结构或者墩身因为温度应力的原因出现开裂等情况,使得桥梁出现不安全状况。所以桥梁界的学者对于温度效应这一问题的研究不断深入,以便更好的控制温度效应对桥梁的不利影响。本文主要借助几座山区连续刚构桥梁的薄壁高墩温度实测数据,对空心薄壁高墩进行日照以及相应参数改变下的温度效应分析,主要研究成果和结论如下:（1）介绍了近年来薄壁高墩温度场与温度效应及其参数分析的研究近况,归纳总结了温度场的计算方法及各种方法的优缺点。（2）进行了三种不同截面形式的薄壁高墩温度场实测,数据表明温度场分布规律大致相同。各壁板在22时到第二天8时这段时间内,温度变化较为平稳,上午10时以后,墩身内外壁板逐渐出现了较大的温度差。只因桥梁的走向和壁厚不同,出现最大温差的时间和最大温差值有差别,随薄壁高墩截面形式的不同,温度影响深度也不同。空心薄壁高墩日照温度场沿墩身高度方向上的温度差异可以不予考虑,在沿壁厚方向上的温度分布规律呈非线性分布。（3）采用MIDAS FEA有限元软件对空心薄壁墩温度场进行数值模拟,并与实测温度数据进行对比基本吻合,验证了MIDAS FEA进行空心墩日照温度场分析的准确性。（4）利用MIDAS FEA软件分析了风速、壁厚、桥梁走向、墩身截面形式等不同参数对空心薄壁高墩日照温度场和温度效应的影响。结果表明,风速越小,墩身所受的温度应力和墩顶位移值越大;壁厚越大,墩身所受的温度应力和墩顶位移值越小,并且空心墩最大拉、压应力的位置也随着改变;空心墩温度应力与桥梁的走向呈周期性变化,在0°90°范围内,墩身纵桥向和竖向的温度应力随桥梁中轴线方位角的增大而增大,而横桥向的温度应力,在0°45°范围内,随桥梁中轴线方位角的增大而增加,45°左右达到峰值,45°90°后随之下降;墩身截面形式改变,墩身最大拉、压应力值也随之改变,相比八边形和矩形空心墩而言,实心墩墩身更容易出现混凝土受拉破坏。

关键词： 铁路连续刚构桥   施工控制   参数敏感性   顶推力   粘滞阻尼器   减震  

摘要： 连续刚构桥是大跨混凝土梁桥中广泛采用的桥型之一。为了减小混凝土收缩徐变、温度、制动力等引起的结构次内力,该桥型通常要求桥墩在纵桥向有足够的柔性,因此空心高墩为其下部结构的主要结构形式之一。平衡悬臂浇筑施工方法是高墩大跨连续刚构桥主要采用的施工方法,由于其施工阶段多、周期长,施工过程中结构体系多次转换,因此保证桥梁的成桥线形以及受力状态符合设计要求,对桥梁进行可靠的施工控制是非常有必要的。目前常用于连续刚构桥的抗震体系主要是延性抗震体系,利用桥墩的局部损伤保证结构整体的抗震性能,但震后修复比较困难。因此提出针对高墩大跨连续刚构桥的减隔震设计,提高其抗震性能是很有必要的。本文以某铁路(60+90+90+60)m高墩大跨连续刚构桥为工程背景,对该桥的施工过程进行监控,并对该桥进行地震反应分析及减隔震设计,主要研究内容如下:(1)为了该桥能顺利合龙以及成桥线形和受力状态符合设计要求,运用桥梁博士软件建立了反映各施工阶段的有限元仿真计算模型,结合自适应施工控制理论,为该桥的施工提供准确的立模标高,确保施工过程的安全和施工质量。(2)利用施工阶段有限元仿真计算模型,系统分析了影响该桥线形控制的主要因素(混凝土弹性模量、容重、张拉控制应力等),总结了各影响因素的变化对结构变形的影响规律,为该桥线形控制的精确度奠定基础。(3)通过建立的结构分析模型,从成桥累计效应、收缩徐变效应以及温度效应三个因素考虑,分析了该桥中跨跨中合龙顶推力的合理取值,对比了合理顶推力、设计顶推力、无顶推力三种工况下主墩偏位和内力,结果表明施加合理顶推力对主墩偏位及受力有很好的改善。(4)运用有限元分析软件Midas/civil建立了全桥空间动力计算模型,分析了该桥的动力特性,进行了罕遇地震作用下的弹性时程反应分析,总结了主墩的内力分布特点。(5)为了提高高墩大跨连续刚构桥沿纵桥向的抗震性能,提出了在刚构桥两端桥台活动支座处设置粘滞阻尼器的减震方案。采用非线性时程反应分析,讨论了该方案的减震效果及粘滞阻尼器的合理力学参数取值。

关键词： 高墩大跨连续刚构桥   反应谱分析   时程分析   纤维模型   塑性铰  

摘要： 随着我国西部大开发的持续推进,高速公路向高原山区迅速发展,高墩大跨连续刚构桥以其外形轻巧、施工便捷、跨越能力大等诸多特点,在跨越深沟峡谷地形时体现出得天独厚的优势,成为西部公路建设中的主要桥型。但是西部地区大多地处地震分布带,这为桥梁的设计提出了更高的抗震要求。因此,为了探索高墩大跨连续刚构桥的抗震性能,本文以某高墩大跨连续刚构桥为依托工程,在论述了抗震设计原理和抗震方法的基础上,分析了全桥动力性能,采用反应谱法和时程分析法两种抗震分析方法对桥梁结构进行抗震性能分析,得到了高墩大跨连续刚构桥地震响应的基本特性和发展规律。本文主要研究内容及结论如下:1.基于结构动力学基本原理,使用大型有限元计算软件Midas/Civil对依托工程建立了结构动力分析有限元模型,求解了桥梁结构的动力特性,对比分析了考虑桩-土-结构相互作用和不考虑桩-土-结构相互作用两种情况下结构自振特性的差异,研究表明考虑桩-土-结构作用时的自振周期大于不考虑桩-土-结构作用的自振周期。2.采用常用的桥梁地震响应基本分析方法,包括静力法,反应谱法和时程分析法,对依托工程进行抗震性能分析,分析了关键截面的内力变形,研究表明高墩大跨连续刚构桥的主要抗震设计关键在于桥梁下部结构。3.利用纤维模型塑性铰对桥梁进行弹塑性分析,通过调整地震输入幅值的方法,深入分析各个地震动情况下塑性铰出现位置的顺序和破坏状态,提出了需要在潜在塑性铰位置通过合理配筋增加整桥延性性能的抗震设计方法。综上所述,本文通过对高墩大跨连续刚构桥的地震响应分析,得到了高墩大跨连续刚构桥的抗震设计要点,并提出了提高桥梁延性性能的措施方法。以期本文的研究能够为高墩大跨连续刚构桥地震响应分析及结构安全性设计提供理论支撑和计算参考依据。

关键词： 大跨曲线连续刚构桥   施工控制   边跨直线段   线形分析   参数敏感性  

摘要： 近年来,随着交通事业的快速发展和桥梁建造技术的不断进步,桥梁建设的跨径越来越大,桥梁结构的形式也越来越复杂。大跨径曲线连续刚构桥以能适应各种地形、地貌,并能缩短道路展线等优势,应用较多。但由于曲梁具有“弯、剪、扭”耦合的受力特性,使得其与直线桥相比,结构分析及其施工控制变得更为复杂。本文以广西崇靖高速公路古龙山大桥为工程背景,针对高墩大跨径曲线连续刚构桥的施工控制进行了以下几个方面的研究：(1)对曲线连续刚构桥的研究现状与发展、曲梁的计算方法、施工控制的重要性均做了较为系统的总结；(2)提出边跨直线段挂篮配合盖梁支架整体施工方法,由于本桥的特殊性,高边墩长边跨,采用传统的施工方法各有弊端,故提出了新的施工方法,并通过与原施工方法的理论分析比较,表明该方法的可行性；通过对施工工艺与方案的论述,可为同类型的桥梁边跨施工提供参考。(3)应用有限元软件MDAS/Civil2012,考虑曲率半径的影响,采用以直梁单元代替曲梁单元的方法建立了古龙山大桥的有限元计算模型,进行了施工过程中的变形分析,再根据分析结果设置施工时预拱度和横向预偏度值；(4)通过古龙山大桥现场实测的监控数据,将实测数据与模型计算的理论值进行对比分析,表明MDAS/Civil能较好的模拟桥梁悬臂施工过程；同时也证实了本文所依据的分析理论、计算方法与计算结果能较好反映工程实际；(5)对不同参数在桥梁施工控制中对桥梁结构的影响做敏感性分析,得到不同参数施工中对桥梁竖向挠度和横向位移的影响程度,为实际施工中模型参数的调整提供理论依据。

关键词： 空腹式连续刚构桥   稳定性   结构参数   失稳模态  

摘要： 以高墩大跨空腹式连续刚构桥为研究对象,基于结构稳定性理论,采用有限元方法,分析了双薄壁墩双肢间距、内外壁坡度及薄壁连接墙设置高度的变化对桥梁结构稳定性的影响。研究结果表明:斜腿施工最大悬臂状态的稳定性好于主梁施工最大悬臂状态的稳定性;双薄壁墩双肢间距对纵桥向失稳模态有一定影响,而对横桥向失稳模态的影响很小;墩身外壁坡度对横桥向、纵桥向失稳模态影响较大,而墩身内壁外壁坡度对横桥向、纵桥向失稳模态影响较小;外壁坡度较小时,结构外荷载对失稳模态影响较大,外壁坡度较大时,结构自重对结构稳定性占主导地位;双薄壁连接墙主要影响纵桥向失稳模态。

关键词： 大跨连续刚构桥   双肢薄壁墩   失稳模态   简化模型   计算长度系数  

摘要： 为研究大跨连续刚构桥的双肢薄壁高墩有效计算长度,以某三跨预应力混凝土连续刚构桥为工程背景,利用ANSYS建立其初始空间三维有限元模型,通过结构整体稳定分析得到构件临界荷载,再由欧拉公式反推桥墩有效计算长度。根据全桥失稳模态分析结果提出了双肢墩有效计算长度简化模型,据此对悬臂施工大跨度连续刚构桥的高墩有效计算长度进行了系统性研究。结果表明,施工和成桥阶段的高墩横桥向有效计算长度系数均可取值2.0;高墩纵桥向有效长度系数可根据本文提出的建议值查表插值取用。

关键词： 桥梁工程   山区风环境   高墩大跨连续刚构桥   等效风荷载  

摘要： 山区的地形地貌复杂,局部风的特性与平原区相比有较大差异,连续刚构桥主梁迎风面积较大,作用在桥梁结构上的风荷载很大,而最大双悬臂状态是施工期的最不利的抗风状态,因此深入研究山区桥位风环境与风荷载是山区高墩大跨连续刚构桥悬臂施工期抗风设计的前提。本文以跨径95+190+95m、最大墩高136m的在建麻昭高速公路熊家沟特大桥实际工程为背景,分析了山区高墩大跨连续刚构桥悬臂施工期的风致响应特点,提出了悬臂施工期横桥向等效风荷载计算方法,计算了墩底横桥向剪力和弯矩,探讨了山区桥位风环境及高墩大跨连续刚构桥风效应。

关键词： 高墩大跨   连续刚构桥   线形监测   应力监测  

摘要： 结合高墩大跨连续刚构桥的施工监测实例,通过理论分析、软件计算以及工程调研等方法,对高墩大跨连续刚构桥梁工程施工的线形和应力进行了相关分析和研究。分析发现:实测应力值比理论值相对较大,并且小于极限的应力值,因而表面结构有着相应的安全储备。尽管实测标高和理论值有一定偏差,但通过技术调节,施工仍在可控范围之内,整体来看,标高吻合度达标,桥梁线形合理。

关键词： 高墩大跨   刚构桥   混凝土水化   热效应   防裂分析  

摘要： 对结构影响较大的是混凝土结构内的最高温度、内外温差及降温速率。通过对高墩大跨连续刚构桥梁混凝土浇筑养护期间的温度实测及应力分析得知,结构内的最高温度是由初始浇筑温度与水化热温升共同决定的,而初始浇筑温度又是水化热反应的起始温度;内外温差包括结构中心与表面的温差及结构与外界环境的温差;降温包括结构自身因放热量小于散热量出现的内部自然降温或人工冷却降温和因拆模或养护不当遭受外界寒潮引起的表面温度骤降。

关键词： 黄土地区高墩   T形刚构桥   抗震分析  

摘要： 西部黄土高原常见山高谷深、沟壑纵横的地形,因此西部交通建设中高墩大跨度T形刚构桥的应用越来越多。庄科咀大桥位于西北黄土高原山区,是一座位于高烈度地震区的高墩大跨T构桥。采用Midas/Civil软件建立三维有限元模型,对该桥进行了动力特性分析、抗震性能分析,计算结果表明各项指标都满足规范要求。