关键词： 高墩大跨   连续刚构   动力特性   反应谱法   时程分析法  

摘要： 高墩大跨连续刚构桥具备力学性能优良、适应性强、造型幽美、跨越性强、方便施工、造价经济等诸多益处,这些优点使得我国的公路、铁路建设逐渐由平原微丘区向西南、西北山区发展。高墩大跨桥梁往往是山区交通线的重要组成部分,其地震破坏将会对整个地区的交通运输以及抗震救援工作造成巨大影响,而今,对于高墩大跨桥的抗震设计要求已超越现有规范范围,其抗震研究分析方法相对较少,且拟设计性能可能不足等,这些因素促进了高墩大跨连续刚构桥的抗震性能的分析研究,因此,了解其破坏原理和抗震能力就具有重要的现实意义。本文将对桥梁震害进行总结与梳理,并着重阐述该类桥梁震害损伤机制。以重庆市武隆县在建的土坎乌江高墩大跨连续刚构桥工程为研究对象:1.运用有限元软件ABAQUS建立该桥空间计算模型,其模型要真实反映出结构的刚度特性和质量分布情况,并对该桥的动力特性进行分析。2.获得在成桥状态下结构自振频率和振动模态及有效振型参与质量系数,探讨高墩大跨连续刚构桥在地震荷载的动力特性的变化规律,以及确立应用反应谱法对其地震作用进行振型组合时所必须的振型阶数。3.对该桥进行地震定性的分析。利用确定性方法(反应谱法和时程法)对该桥梁进行了分析,分别得到不同概率地震作用下结构的最大响应,以及分析比较两种方法的结果差异。4.考虑地震动空间变异性以及变墩高等参数对该桥地震反应特性的影响。表明:高桥墩较柔,同等条件激励下的高墩弯矩明显大于中等墩高的弯矩;高墩桥梁的墩底、墩顶剪力明显小于矮墩内力。5.依据“两水准、两阶段”设防原则,综合评估该桥的抗震性能。表明:按照现有规范设计的此桥具备很强的抗震能力,满足预期设计的要求。为该类型桥梁的抗震设计以及建设提供了参考依据,同时亦为此类桥型的抗震性能的进一步分析,提供了基石。最后,阐述了目前高架桥梁的延性抗震设计(能力保护设计)和主要构造措施在实际工程中的应用。

关键词： 连续刚构桥   墩柱   损伤指标   墩高   系梁设置数量   地震易损性曲线  

摘要： 近些年来,高墩大跨连续刚构桥这种结构类型在沟壑、峡谷等受地形、地貌条件限制的地区逐渐得到了广泛的应用,国内外很多专家学者也专门对该类桥型的力学特性和施工的过程进行了分析研究,相关研究方法和成果主要集中体现在静力方面,对其动力分析方面研究的不多,考虑到桥梁是交通运输系统中最易遭受损伤的环节,一旦桥梁在地震中遭受损伤或者损坏,不仅使交通运输系统瘫痪,而且给抗震救灾及灾后重建工作带来很大的困难,因此对高墩大跨连续刚构桥这类非规则桥梁进行动力学方面研究的意义非常重大。本文主要对高墩大跨连续刚构桥的地震易损性分析进行研究,并完成了以下几方面的工作:1、对高墩大跨连续刚构桥的构造、受力特点以及在地震中易受损害的部位进行了系统的归纳和总结,确定本文的地震易损性分析对象,对地震易损性分析流程进行了梳理,对地震波的选择和处理、地震动强度参数的选取、损伤指标的选择和确定、有限元建模和分析方法、易损性曲线的绘制方法等地震易损性分析中的几个重要步骤进行了分析和研究。2、采用位移延性比损伤指标,对墩柱的地震易损性进行分析,在上部结构质量、墩柱截面形式、跨度、墩柱配筋率等条件不改变的情况下,改变墩柱的高度,分析了墩高对于连续刚构桥墩柱的地震易损性曲线的影响,结果表明:随着墩柱高度的增加,该桥的抗易损性能力也随着增强,反之减弱。3、采用位移延性比损伤指标,对墩柱的地震易损性进行分析,在上部结构质量、墩柱截面形式、跨度、墩柱配筋率等条件不改变的情况下,改变墩柱系梁的数量,分析系梁设置的数量对高墩大跨连续刚构桥墩柱地震易损性曲线的影响,结果表明:随着系梁数量的增加,该桥的抗易损性能力随之减小;随着系梁数量的减少,该桥的抗易损性能力随之增强。

关键词： 高墩大跨连续刚构桥   地震反应   时程分析法   粘滞阻尼器   调谐质量阻尼器  

摘要： 高墩大跨连续刚构桥在我国西部山区的公路和铁路中运用得越来越多,但是公路和铁路桥梁抗震设计规范只是对于大跨桥梁笼统地给出了一些抗震设计建议。在实际设计高墩大跨连续刚构桥还是需对其进行专门的抗震设计,因此本文对高墩大跨连续刚构桥的抗震设计研究具有很大的应用价值。本文基于桥梁有限元分析软件Midas/Civil,对某高墩大跨连续刚构桥的高墩墩身设计开展了研究:基于截面分析法,采用M-φ曲线得到高墩墩身设计时拟出的双薄壁墩、单薄壁墩和组合墩的墩底截面的性能,对它们的延性性能进行了对比分析。分别对这三种墩身形式的高墩大跨连续刚构桥进行了在顺桥向和横桥向的多遇地震作用下的线性时程分析,在罕遇地震作用下的非线性时程分析,分别得出它们的动力反应情况,对比反应参数,得出动力反应最理想的墩身形式。采用粘滞阻尼器对高墩大跨连续刚构桥的纵向减震控制开展了研究,对比分析了滞阻尼系数和速度指数不同的16组粘滞阻尼器的减震效果,优选出减震效果最好的粘滞阻尼器。采用调谐质量阻尼器对高墩大跨连续刚构桥的横向减震控制进行了研究,对比分析9种不同质量的调谐质量阻尼器,得到了其中减震效果最好的调谐质量阻尼器。采用顺桥向不同的视波速的地震波研究了行波效应对高墩大跨连续刚构桥的动力响应的影响。

关键词： 预应力混凝土   连续刚构桥   垂直度   临时固结   无平衡配重托架   合拢次序  

摘要： 本文以广西靖那高速公路3标百大特大桥作为施工实例,着重放在大跨高墩连续刚构桥实施过程中中的重难点技术进行了深入的总结研究。(1)薄壁高墩采用翻模+外包提升架施工工艺确保施工作业人员安全操作。采用高精度全站仪和激光垂准仪相结合的方法进行高墩翻模模板定位,并通过数据分析,这两种方法相互校核,确保了高墩施工垂直度。(2)采用墩顶砂箱临时固结技术,确保了连续梁施工稳定安全和临时支座拆除便捷。并利用MIDAS CIVIL 2010有限元计算软件对墩梁临时固结、0#块托架及挂篮施工进行整体建模分析,确保受力计算全面、合理、可靠,方案最优。(3)运用信息化监测技术,对薄壁墩及主梁进行应力应变监测,确保桥梁施工过程受力和变形受控。利用ASCB程序对全桥桥墩及箱梁在施工阶段受力进行建模计算,分析桥梁施工阶段理论受力,与现场监测数据对比,理论分析与监测数据双控,确保了结构安全,线型受控。(4)通过增加边跨不平衡悬臂浇筑段,优化缩短边跨现浇段长度,优化后边跨现浇段可采用无平衡配重托架施工,解决高边墩长大边跨现浇段在复杂地质地形条件下的施工难题。确保了施工质量,提高了施工效率。(5)优化调整多跨连续刚构合拢次序,采用先中跨、再次边跨,最后边跨合拢的顺序,一方面解决了边跨不平衡悬臂浇筑段的影响,另一方面加快了上部箱梁施工进度。

关键词： 叠合柱   高墩连续刚构桥   概率地震易损性   概率地震风险   概率抗震能力   概率地震需求  

摘要： 连续刚构桥因其跨越能力大、地形适应性强、造价适中等优势,成为西部山区跨越峡谷地形的主要桥型。由于受地形限制,连续刚构的桥墩越来越高,不断刷新原有记录,而由于钢筋混凝土自重大、延性差的缺点,已经成为桥墩向更高发展的瓶颈。采用钢管混凝土叠合柱作为大跨径连续刚构桥的桥墩,是突破这一瓶颈的一个新的尝试。由于叠合柱材料的本构模型、力学性能和破坏方式等均与钢筋混凝土有较大差异,对其抗震性能和损伤评估缺乏系统的研究。因此,深入系统地研究钢管混凝土叠合柱高墩大跨径连续刚构桥的抗震性能和损伤规律,对这一桥梁新型结构的设计和推广应用,均具有重要的意义。本文采用数值模拟和概率解析方法,对叠合柱高墩大跨径连续刚构桥的概率地震易损性分析和概率地震风险分析进行研究,主要研究内容如下：(1)应用纤维模型对50个相同尺寸不同强度的叠合柱截面样本进行偏心受压破坏的全过程数值模拟,获得截面的P-M-φ曲线。根据样本数值模拟的破坏状态,将叠合柱截面划分为弹性和非弹性、需要修复和不需要修复、可修复和不可修复、倒塌和不倒塌四个性能目标和无损伤、轻微损伤、中等损伤、严重损伤、完全损伤五个损伤状态。根据截面不同纤维材料破坏应变在P-M-φ曲线上的映射,考虑偏心受压状态轴力的变化,不考虑纤维材料参数的不确定性,建立了以轴力为变量的叠合柱截面确定性抗震能力模型。同时,考虑纤维材料参数的不确定性,根据50个抽样样本偏心受压数值模拟结果,分析不同损伤状态曲率指标的统计分布规律,建立以轴力为变量的叠合柱概率抗震能力模型。(2)以一座跨径为105m+200m+200m+105m叠合柱高墩连续刚构桥为例,选择17条符合场地特征的实际地震波,以PGA为地震动参数,考虑P-A效应,分别输入每条地震波进行动力弹塑性时程分析和其中的一条地震波进行IDA分析,获得纵、横向地震作用下地震需求沿墩高的分布规律,确定桥墩的最不利截面作为地震需求分析的控制截面。考虑桥墩截面材料参数和地震动的不确定性,分别输入17条实际地震波进行IDA计算,对计算结果进行统计分析,建立叠合柱桥墩控制截面以PGA为变量的概率地震需求模型。(3)应用可靠度理论,分别推导考虑结构和地震动不确定性以及只考虑地震动不确定性的地震易损性函数解析表达式。根据概率抗震能力和概率抗震需求的参数统计值,获得纵、横向地震输入下叠合柱高墩控制截面的地震易损性曲线,分析了墩柱发生不同损伤的规律以及结构不确定性对易损性曲线的影响。根据桥墩控制截面的易损性曲线,用一阶界限法估算了叠合柱高墩大跨径连续刚构桥结构体系发生不同损伤的超越概率,获得桥梁结构体系的易损性曲线。(4)根据地震动参数概率模型,研究了我国现有不同地震基本烈度地区的地震危险性,并根据概率地震易损性分析结果和概率风险函数解析表达式,对叠合柱高墩连续刚构桥的概率地震损伤风险和概率地震需求风险进行分析,并对两种风险概率进行对比。根据年地震风险分析的结果,获得设计基准期内叠合柱桥墩的地震风险概率和结构体系的地震风险概率,并根据我国现行公路桥梁抗震设防标准,对叠合柱高墩大跨径连续刚构桥的抗震性能进行评估。

关键词： 桥墩形式   曲率半径   自振特性   稳定性   时程分析  

摘要： 最近几十年来,高等级公路随着交通事业的日益发达,获得了极大的发展,并且高等级公路上的桥梁也开始逐渐向着高墩大跨的形式发展,曲线形高墩大跨连续刚构桥由于其独特的优势而得到大量的推广与应用,在城市立交以及山区复杂地形之中尤为体现。而最近,随着地震的发生的愈加频繁,让人们更多的意识到桥梁结构抗震的重要性,并且对于曲线形高墩大跨连续刚构这种较为新颖的桥型,震害经验还相对较少,在我国的规范之中对于跨径超过150m的大跨径梁桥仅仅只是简单的提供了抗震设计原则。此外,桥墩形式以及曲率半径对结构的动力特性有着很大的影响很,因此对曲线形连续高墩大跨连续刚构进行动力特性研究是很有必要的。并且,随着科学技术的发展,各类高强度材料得到了广泛的应用,各类结构也都朝着轻薄方向发展,因此,为了让保证结构的可靠,稳定性也是高墩大跨结构中必须得到重点关注的问题。对桥梁结构在桥墩、最大悬臂以及成桥阶段进行稳定性分析能够有效保证桥梁在施工阶段的稳定、施工人员的安全以及成桥阶段桥梁的安全运营。通过对不同的桥墩形式以及曲率半径下,对曲线形高墩大跨连续刚构桥的动力特性以及稳定性分析进行对比分析,以对这类桥梁的施工设计方案优化带来些许帮助。本文以实际工程—广西西牛大桥为依托,结合现阶段曲线形高墩大跨连续刚构桥的研究现状,进行了以下工作:(1)对动力特性方面的计算理论进行了介绍,并且在理论的基础上,改变西牛大桥的曲率半径以及桥墩形式,对其建立模型,对曲线形高墩大跨连续刚构这一桥型进行动力特性方面的分析。(2)对地震反应理论进行了介绍,并且详尽的介绍了时程分析计算方法,之后对西牛大桥进行了地震作用下时程分析,在分别改在分别改变其曲率半径和桥墩形式下,建立相应的模型。对曲线形连续高墩大跨连续刚构桥欧这一桥型进行分析,以期给工程的抗震设计提供些许帮助。(3)对稳定理论进行了介绍,并且对不同桥墩形式在自重、风载作用下高墩自体稳定进行了分析;对西牛大桥的最大悬臂阶段在不同桥墩形式下进行了稳定性对比分析;对不同桥墩形式在成桥阶段的稳定性进行了稳定性对比分析。(4)对曲线形高墩大跨连续刚构桥的动力特性以及稳定性的分析研究进行了总结与展望。

关键词： 高墩   大跨径   小半径曲线连续刚构桥   位移与应力   有限元分析  

摘要： 结合工程实例广西崇左至靖西高速公路古龙山大桥,采用空间有限元软件MIDAS/CIVIL,对高墩大跨小半径曲线连续刚构桥结构悬臂施工阶段和成桥阶段箱梁的空间位移与应力进行计算分析,为箱梁悬臂施工时的线形、应力控制提供理论依据。

关键词： 桥梁   多点激励   高墩大跨连续刚构桥   抗震性能  

摘要： 在简要介绍高墩大跨连续刚构桥结构特点的基础上,从地震动参数、大跨结构的跨度及跨数、高墩结构的墩高、相邻墩高差等方面对比分析了高墩大跨连续刚构桥在一致激励和多点激励作用下的地震反应,总结回顾了高墩大跨刚构桥抗震性能的研究进展,并对高墩大跨刚构桥抗震性能分析的有关问题提出了展望和建议。

关键词： 刚构桥   Midas   参数研究  

摘要： 针对实际的一座70m+120m+70m跨的刚构桥,运用大型有限元软件Midas Civil 7.8进行了详尽的静力计算,根据规范进行荷载组合,从持久状况承载能力极限状态和正常使用极限状态来分别验算桥梁的正截面抗弯承载能力,正截面抗裂,斜截面抗裂,正常使用阶段预应力混凝土构件受压区混凝土最大压应力,斜截面抗剪,施工阶段法向压应力以及预应力拉应力。

关键词： A型高墩   刚构桥   地震反应   有限延性  

摘要： A型高墩大跨混凝土连续刚构桥的显著特点是墩高、跨度大、梁体及墩身质量巨大。文章分析了P-Δ效应、行波效应对A型高墩大跨混凝土连续刚构桥地震反应的影响及弹塑性地震反应特点,探讨了A型高墩大跨混凝土连续刚构桥的延性抗震设计方法。结果表明:A型高墩连续刚构桥按有限延性的抗震设计比较合理,P-Δ效应对A型高墩大跨连续刚构桥地震反应的影响较小,设计中可以忽略;行波效应对A型高墩大跨连续刚构桥地震反应的影响应结合具体的桥型、桥址场地类别,选取合理的地震动、恰当的行波速度进行分析。