关键词： 连续刚构桥   桥墩型式   稳定性   温度效应   线形和应力  

摘要： 大跨高墩连续刚构桥因其受力明确、行车顺畅、施工技术成熟等特点而得到广泛采用，是山区高速公路跨越深沟、河流的主要桥梁形式，并朝着高墩、大跨、轻柔方向发展。在薄壁高墩桥梁中，结构的稳定问题变得日益突出，在大跨径高墩桥梁中具有特别重要的意义。连续刚构桥是多次超静定结构，由于其长期处于自然环境中,受到太阳辐射等温度变化的影响,会使其产生较大的应力和变形,甚至导致桥梁产生严重的破坏造成重大桥梁事故。因此,对连续刚构桥进行稳定问题和温度效应问题分析是十分有必要的。 桥墩型式直接影响到结构的稳定性和结构的受力性能，有必要对高柔性墩的一些特性和计算方法作深入研究。本文以涪陵沙塘坝大桥为工程背景，针对上述问题作了以下研究： ①对大跨高墩连续刚构桥桥墩在施工过程中的稳定性进行理论分析，讨论两类稳定问题及其临界荷载值的几种求解方法和稳定问题的判别准则。 ②通过结构有限元计算，对比分析不同截面型式高墩连续刚构桥施工过程中的桥墩竣工和最大悬臂两个施工阶段在自重和外力作用下的稳定性。 ③通过理论分析和结构有限元计算，对比分析不同截面型式高墩连续刚构桥成桥后在整体温变荷载作用下的线形和应力情况。 ④通过理论分析和结构有限元计算，对比分析不同截面型式高墩连续刚构桥成桥后在主梁温度梯度荷载和桥墩温度梯度荷载作用下的线形和应力情况。

关键词： 高墩大跨PC连续刚构桥   荷载效率系数   荷载试验工况   校验系数   回归分析   优化  

摘要： PC连续刚构桥是公路桥梁中常见的桥型之一，如何快速、准确、经济地对桥梁结构进行承载力检测已成为国内外桥梁界的研究热点。目前，我国已建成的高墩大跨预应力混凝土连续刚构桥荷载试验测试并没有统一的规范标准可以参考，承担测试的单位基本上都是依照专业通用标准、专业专用标准以及已有的PC连续刚构桥荷载试验测试项目及加载工况。因此高墩大跨PC连续刚构桥荷载试验在荷载效率系数的取值、荷载试验工况的选取、校验系数的合理取值范围等方面还不是很完善。因此，有必要对上述问题进行研究。 针对目前高墩大跨PC连续刚构桥荷载试验存在的这些问题，本文主要研究了以下三个方面的问题： （1）对高墩大跨PC连续刚构桥荷载效率系数进行了降低优化研究。本文以湖北省宜昌市魏家洲特大桥荷载试验工况为例，对其第一工况和第四工况的荷载效率系数进行了优化研究，最后以湖北省兴山县竹溪墓大桥荷载效率系数的降低优化为例，验证了本文所提方法在实际工程中的实用性与准确性。 （2）根据高墩大跨PC连续刚构桥自身结构特点，提出了荷载试验加载工况的合并优化问题，即将多个荷载试验加载工况合并成一个试验工况进行加载测试。最后，以三水河特大桥的荷载试验工况优化为例，确定了高墩大跨PC连续刚构桥结构可以进行合并的工况。 （3）分部位对高墩大跨PC连续刚构桥主梁的校验系数取值范围进行了研究。确定出了高墩大跨PC连续刚构桥主梁各部位校验系数服从95%置信区间的取值范围，并把校验系数的取值范围分为A类、B类、C类、D类、E类5个类别。 通过对魏家洲特大桥及竹溪墓大桥荷载效率系数的优化研究，可以确定高墩大跨PC连续刚构桥荷载效率系数的取值可以适当降低；通过对三水河特大桥荷载试验工况的优化研究，可以得出第11跨和第14跨主梁最大正弯矩工况和挠度工况可以合并为一个工况；通过分析国内大量高墩大跨PC连续刚构桥主梁各部位校验系数，可以得出高墩大跨PC连续刚构桥主梁主要测试工况校验系数的合理取值范围。

关键词： 曲线刚构桥   地震响应   时程分析   桩土相互作用   行波效应  

摘要： 随着我国交通事业的不断发展,连续刚构桥的跨径和墩高都在不断增加。同时由于路线线形的要求和受地形条件的限制,高墩大跨曲线连续刚构桥修建的越来越多。与中小跨径桥梁相比,高墩大跨曲线连续刚构桥的地震响应及抗震设计更为复杂。我国《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01-2008)中只对跨径不超过150米的梁桥和拱桥作了相关规定,而对跨径超过150米的桥梁仅给出了设计原则,并无具体的规定和要求。因此,对该类桥梁的动力性能及地震响应分析具有重大意义。基于上述背景,本文开展了以下研究工作： 首先介绍了曲线连续刚构桥及其结构特点,简要阐述了桥梁震害特点及高墩大跨曲线刚构桥的抗震研究现状;简要介绍了目前桥梁地震响应分析的基本理论,重点阐述了广泛应用的动力反应谱法和动态时程分析法以及地震波的选取;以黑涯沟特大桥为工程背景,建立该桥空间有限元动力计算模型,并对该桥进行模态分析,分析该桥的动力特性。 建立多个变参数模型,采用动力反应谱分析方法,对不同曲率半径的结构和不同地震激励方向进行地震响应分析,研究不同影响因素对高墩大跨曲线连续刚构桥的地震响应。采用动态时程分析方法研究桩土相互作用对高墩大跨曲线连续刚构桥的地震响应规律,并提出相关设计建议。分析了研究对象在考虑行波效应时的地震响应特点,并与一致激励时的计算结果进行对比分析,总结行波效应对该桥的地震响应影响规律。 最后,本文对所做的工作进行了总结并得出了一些的结论,期望为同类桥梁的抗震设计和研究提供有益参考;并对研究过程中不足的地方提出展望。

关键词： 高墩大跨连续刚构桥   自振特性   敏感性   反应谱分析   线性时程分析   行波效应   材料非线性  

摘要： 近年来，随着我国高速公路建设向山区快速延伸，桥梁结构跨度越来越大，桥墩也变得越来越高，多座桥梁跨度和桥墩高度均超出了现行抗震设计规范所适用的限值。目前高墩大跨度连续刚构桥抗震设计主要还是参照规则桥梁进行，因此，有必要开展对高墩大跨度连续刚构桥地震响应研究，以此来指导该类非规则桥梁抗震设计。 本文以城川河特大桥为研究对象，针对高墩大跨连续刚构桥进行地震响应分析，主要内容如下： (1)利用Midas/Civil分析了高墩大跨连续刚构桥自振特性，通过计算其自振频率与振型，总结了其自振规律，并利用正交试验设计思想，建立16个试验模型，通过改变桥梁结构设计参数（上部结构边中跨比、上部结构梁底幂次、桥墩壁厚、桥墩间距）研究其对结构自振特性影响。 (2)采用反应谱分析法，对采用正交试验设计的16个桥梁模型进行地震响应分析，通过对结果的极差和方差分析，确定结构设计参数对高墩大跨连续刚构桥的敏感程度。 (3)采用线性时程分析法，对高墩大跨连续刚构桥在不同地震波下各控制截面的位移和内力进行比较分析，选取各地震波作用下地震响应结果中最大值，并将其结果与相应的反应谱分析结果比较，验证选取地震波是否满足规范要求。 (4)考虑了行波效应对城川河大桥的影响，并与一致激励下结果进行对比，总结了行波效应下高墩大跨连续刚构桥地震响应的特点，并研究了行波效应下桥墩壁厚变化时对该连续刚构桥的影响程度。 (5)采用非线性时程分析法，考虑材料非线性，研究墩高对高墩大跨连续刚构桥非线性地震响应影响。

关键词： 露水河大桥   高墩   大跨   曲线   连续刚构   动力特性   反应谱   动态时程   行波效应  

摘要： 随着国家提出了西部大开发战略,西部地区的交通土建事业进入了快车道。西部地区地形和地质复杂,连续刚构桥梁由于其在经济、使用、安全和美观综合方面有着很突出的优势,在交通线路上使用较多。近些年来,西部频发地震,2008年汶川地震,让人们把目光聚焦到桥梁抗震的研究上。桥梁作为交通线路上的生命工程,不仅事关民众的生命财产安全,也事关震后救援物资的运输以及生命救援的开展。因此,分析研究高墩大跨曲线连续刚构桥的动力特性及其抗震性能,对于积累工程技术资料以更好地指导工程实践,促进该类桥梁在实际工程中更广泛的应用。 论文首先简单介绍了地震及震害,结合桥梁的情况具体展开,介绍了高墩大跨曲线连续刚构桥梁抗震研究的概况；接着介绍了桥梁地震响应分析的基本理论,分别有静力法、反应谱法和时程法,比较了它们的优缺点；紧接着以露水河大桥左幅桥为工程实例,进行了高墩大跨曲线连续刚构桥梁的动力特性,同时进行动力特性的参数分析(半径和墩高)；也对结构进行了地震作用下的响应分析,并讨论了曲线桥梁的地震主方向问题,以及曲率半径对结构的地震响应的影响,反应谱法和时程法结果的差异性,考虑行波效应时对结构的内力影响。 期望以上结论能对同类桥梁的抗震设计提供参考。

关键词： 连续刚构桥   徐变效应   跨中下挠   成桥预拱度   合龙顶推力  

摘要： 随着我国交通事业的高速发展，在深山峡谷中，无论是铁路还是公路，高墩大跨连续刚构桥都以简洁优美的造型、行车舒适、养护简单、施工方便和造价低廉而得到广泛应用。但由于该桥型本身结构的受力特性及高墩的特柔性，早期建造的该类桥型也暴露出不同程度的问题，比如跨中下挠、后期结构腹板裂缝、竖向预应力筋崩脱、底板开裂等，由于这些问题的存在具有一定的普遍性，使得工程界对于该类型桥的应用开始持慎重态度，严重影响了该类型桥的进一步推广和应用。因此对该类桥型施工过程中的受力特性及施工监控进行研究就具有重要意义。 本文以一典型高速公路高墩大跨连续刚构桥—贺坪峡大桥以及高速铁路高墩大跨连续刚构桥—南庄特大桥为研究对象，对两种不同该类型高墩大跨连续刚构桥施工过程中的受力特点进行研究。首先系统介绍了该类型桥梁的结构特点及受力特点，并对铁路和公路结构受力和设计的不同之处进行了比较研究。对影响施工及运营过程中的一些因素，比如混凝土徐变机理、影响徐变的各种因素、徐变理论及计算方法等进行了综述和分析。并对世界各国关于混凝土徐变计算的相关规范，进行了比较分析。 其次，运用有限元分析软件Midas/Civil对贺坪峡大桥及南庄特大桥进行了结构分析。结合模型，分析考虑徐变与不考虑徐变对成桥预拱度产生的影响，并比较高速铁路和高速公路该类型桥梁的不同之处。对于目前常用的几种徐变模型，结合实际工程比较它们之间的预拱度差值，并与实际的施工预拱度进行分析比较，得出一些有益的结论，可以为该类型桥梁的设计与施工提供参考。 最后，结合贺坪峡大桥的实际施工监测，对线形与应力之间理论值与实测值的误差进行分析总结，并提出目前设置成桥预拱度的一般方法。并根据所分析研究的内容和结论，针对该类型桥梁后期跨中长期下挠以及出现裂缝问题，在设计、施工质量和运营管理方面提出了一些建议，并提出一些关于挠度控制方面的一些观点。

关键词： 高墩大跨弯连续刚构桥   基频   系梁   滤波   冲击系数   回归公式  

摘要： 高墩大跨弯连续刚构在国外较少采用，但由于其独特的结构优越性，已在我国西部地区被广泛的应用。其理论及设计均已取得了不少研究成果，但对高墩大跨弯连续刚构桥的振动冲击试验的研究并不多，一些新近提出的冲击理论尚未得到证实，因此开展对高墩大跨弯连续刚构桥冲击系数实桥试验的研究不仅具有非常重要的理论意义而且还具有较高的工程使用价值。 作为国家自然科学基金“随机车载下高墩大跨弯连续刚构桥冲击系数研究”（编号51008028）课题的一部分，以两座高墩大跨弯连续刚构实桥为工程依托，论文开展了高墩连续刚构桥实桥冲击系数的试验验证和完善的研究，对随机车辆荷载下该类桥梁的动力效应进行分析。以云南某桥为模型，推导并回归了带有不同纵系梁情况下高墩大跨弯连续刚构桥的基频表达式，并通过洛河大桥进行了实桥验证;基于旬河大桥实桥振动信号，验证了无纵系梁高墩大跨弯连续刚构桥的基频计算公式。对旬河及洛河大桥实测信号进行了不同滤波范围内典型时程曲线分析，最后通过回归统计原理对基于加权修正法和传统试验法下梁桥的冲击系数进行了统计分析，并修正了冲击系数表达式。研究结果表明：连续刚构桥桥墩纵系梁对结构基频的影响不可忽视，完善后的高墩大跨弯连续刚构桥基频表达式适用范围广且精确度高;对于结构特殊的高墩大跨弯连续刚构桥在求冲击系数时，无需对实测动载振动数据进行低通滤波即可满足工程精度要求，且1Hz适合作求近似静应变时程曲线的低通截止频率。 本文提出的高墩大跨弯连续刚构桥基频计算表达式及冲击系数表达式完善了该类桥梁结构设计理论，可为高墩大跨弯连续刚构桥动力评估方法提供可靠依据和参考，促进其在我国西部山区的应用和发展。

关键词： 刚构桥   Midas   参数研究  

摘要： 针对实际的一座70 m＋120 m＋70 m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： 高墩大跨   连续刚构桥   桩-土效应   墩身抗震   塑性铰  

摘要： 随着桥梁预应力技术以及大跨悬臂施工方法的发展,逐渐衍生出了连续刚构这一桥梁基本体系,连续刚构桥由于自身整体稳定性好、利于结构抗震成为近几年来跨河流、峡谷和跨线首选的桥梁结构之一。特别是自我国西部大开发以来,对高墩大跨连续刚构桥梁的需求量越来越大,应用范围越来越广。随着连续刚构桥跨度与墩高不断地加大、加高,桥梁结构的受力也更为复杂,暴露出的震害问题也越来越多。曾经发生在我国西部的四川汶川地震和青海玉树地震都给我们留下了深刻的教训和启示,迫使我们必须在桥梁抗震设计方面有更高水平的理论研究和切合实际、可行有效的防震措施。 连续刚构桥是一种墩梁固结体系,在历次震害中表明单独的梁体破坏很少,落梁情况几乎没有,梁体的破坏均是由于墩柱与基础的破坏所致,因而对高墩大跨连续刚构桥墩身抗震性能研究势在必得。本文在高墩大跨连续刚构桥下部结构抗震性能研究方面主要做了以下工作： (1)根据地壳的构成及板块运动理论,剖析地震发生的成因,明确地震度量的方式及地震动特征的描述方式;掌握几组常见地震波加速度曲线的特征,研究其在反应谱分析和时程分析中的适用条件和输入方法。 (2)分析单桩分别在考虑桩-土效应与不考虑桩-土效应条件下的地震动响应情况。研究群桩中单桩之间的相互作用效应与S/d(桩间距／桩径)之间的关系;分析群桩动力阻抗(水平动力阻抗与竖向动力阻抗)与无量纲激振频率的相关性,以及群桩的动力阻抗与单桩动力阻抗之和的大小关系。 (3)分析空心墩连续刚构桥与实心墩连续刚构桥的结构动力特性,比较两者在地震动作用下的响应情况和内力分布规律,进而选择适当的桥墩截面类型和对桥墩截面参数进行可行性优化。 (4)通过对钢筋混凝土桥墩抗震变形能力的研究,明确塑性铰在反复地震作用下形成的原因和在抗震过程中所发挥的作用;通过总结借鉴前人的研究成果,给出等效塑性铰长度、配置箍筋用量和塑性铰区抗剪强度的计算公式。 本文的创新之处在于：①连续刚构桥墩身截面分别采用空心矩形截面与实心矩形截面,将这两种不同墩身截面的桥梁结构进行动力特性分析和地震响应分析,确定墩身的最佳截面类型。另外,根据墩身内力分布规律,对墩身截面尺寸进行优化。②探索性的研究钢筋混凝土桥墩变形能力,分析塑性铰对桥墩抗震特性的影响,给出了在塑性铰区配箍的要求和计算方法。 本研究为高墩大跨连续刚构桥墩身抗震设计提供了有效的计算思路和分析方法,其研究成果可为连续刚构桥墩身抗震设计和地震响应分析提供参考。

关键词： 连续刚构桥   有限元   动力分析   荷载试验  

摘要： 预应力混凝土（PC）连续刚构桥以其线形优美、受力合理、施工方便、跨越能力大等诸多优点在我国桥梁建设过程中得到广泛应用，在桥梁结构建成通车之前需要对结构受力性能进行全面的检测评定，荷载试验作为检测桥梁性能的最常用试验方法之一发挥着重要作用。 本文首先回顾了连续刚构桥的发展历程及受力特点，并系统阐述了桥梁结构试验检测的相关知识。以西苏角特大桥为依托工程，从工程实际出发建立三维空间有限元模型，并结合静载试验对桥梁在车道荷载作用下内力进行分析;结合依托工程在边跨布置永久压重混凝土的工程实际，分析了压重混凝土对桥梁整体线形的影响，提出了对设计压重集度适当增大范围的建议。 根据结构动力特性计算理论，采用子空间迭代法求解动力方程特征值及特征向量，计算出结构的自振模态;以依托工程的结构振型和频率，详细分析了高墩大跨连续刚构桥的各项动力特性，为今后此类桥梁的设计、施工以及运营管养提供参考;采用MIDAS/Civil移动荷载时程分析模块，自定义车辆移动荷载时程函数，对不同车速下结构的动力响应进行分析，提取了不同车速下桥梁中跨跨中节点的位移时程数据，分析得出了车速与连续刚构桥的动力系数之间的变化规律。 简要介绍了桥梁结构荷载试验的相关理论;结合相关理论及有限元分析结果，制定试验方案，包括试验桥跨、控制截面、加载工况及车辆布载等，按照试验方案实施加载并对相关数据进行采集，通过与计算值对比得出校验系数，利用校验系数结合规范对桥梁的实际承载能力进行评价。 采用车辆荷载对桥跨进行跑车、刹车、跳车试验以及脉动试验，对结构动力特性及动力响应进行测试，与通过有限元模型得出的结构竖向振型和频率进行对比，判定桥梁结构的动力特性是否正常，同时根据动载试验实测数据计算出结构的冲击系数和阻尼比等参数。