关键词： 高墩大跨   连续刚构   仿真分析   影响参数分析  

摘要： 近年来，随着我国桥梁建设事业的飞速发展，许多经济、合理、美观的桥型结构不断被引进、研究和发展。高墩大跨预应力连续刚构桥凭借其线形明快、施工简便快捷、强度高、跨越能力强的优点备受设计者青睐，尤其是在近年来得到了更为广泛的应用。 本文以牛角坪双线特大桥为实例，从工程实际出发建立基于Midas/Civil的施工仿真计算模型。在以下的分析计算中，计算图式的选取和各种参数的取值都尽量反映出桥梁施工过程的实际情况，以求得到更为精准的模拟结果。所做主要工作如下： ①针对施工工序的不同而建立两种不同的合拢方案，主要从恒载内力、挠度与应力三方面对比分析两种方案的计算结果，最终确定出合理的施工方案； ②选用正装计算法来模拟全桥的施工过程，经过细致的计算分析得到了悬臂施工过程中各梁段的挠度值、成桥后的变形以及各关键截面的应力变化规律，并通过分析计算结果，指出结果数据的合理性，归纳出挠度和应力变化规律，从而用于指导桥梁施工； ③结合分析计算模型，对牛角坪大桥的主要影响参数进行敏感性研究分析，主要研究各参数误差对结构在施工过程中和成桥状态的挠度、应力的影响。依据影响程度的大小识别出主要影响参数和次要影响参数，并总结其规律，从而得出对同类桥型的设计与施工具有借鉴意义的结论。高墩大跨连续刚构桥施工过程繁琐，影响参数较多，对其实施行之有效的施工仿真计算是桥梁施工质量和施工安全的重要保证。

关键词： 高墩大跨连续刚构桥   多点激励   抗震性能   破坏过程  

摘要： 桥梁工程在地区与地区之间的交流中起到了纽带的作用。在我国西部，由于山高谷深，地形高低起伏，使得西部地区修建的桥梁往往墩高较高、跨度较大。而西部相当一部分地区为地震多发区，桥梁结构的破坏将导致救灾工作的困难及巨大的人员伤亡和经济损失，因此随着西部地区该类高墩大跨桥梁的不断出现，有必要详细研究其在地震作用下的抗震性能及破坏特征，从而为该类桥梁抗震及减震设计提供参考，以提高该类桥梁的抗震性能。针对一致及多点激励输入下的高墩大跨桥梁地震反应特性及抗震性能，本文主要开展了以下几个方面的研究工作： (1)大跨桥梁多点激励地震动输入。地震动输入是地震反应分析时的关键问题。随着跨度的增大，地震动的空间变异性成为地震动输入时必须要考虑的因素。本文基于随机振动模型，结合高墩大跨桥梁场地情况、桥墩间距，进行了多点人工地震动的模拟。 (2)多点激励下高墩大跨桥梁地震反应分析方法。本文对多点激励下的时程分析方法进行总结，给出了位移输入下多点激励动力平衡方程的求解方法；并基于OpenSees平台建立桥梁三维模型，进行高墩大跨桥梁一致激励和多点激励下的非线性地震反应分析。 (3)地震动空间变异性对高墩大跨桥梁地震反应特性的影响。对高墩大跨连续刚构桥单独考虑行波效应、考虑多点激励的局部场地效应以及部分相干效应的情况下，分别与一致激励情况下的地震反应分析进行对比，发现：一致激励输入会高估桥墩截面内力，并低估某些墩底截面的剪力；一致激励相对于行波效应输入和多点激励输入对高墩大跨桥梁的地震反应分析是更为不利的。 (4)桥梁结构模型参数对结构地震反应特性的影响。采用不同的高墩桥梁模型，分别进行一致激励和多点激励地震反应分析，研究墩高、墩高差异、结构形式对高墩大跨桥梁反应特性的影响。发现:由于高墩柔性，相同激励下产生的高墩内力明显大于中等墩高的内力；跨数增加导致纵桥向刚度增大、墩身内力减小，对结构抗震是有利的；变墩高桥梁的墩底剪力明显大于相同跨数的等墩高桥梁。 (5)一致及多点激励下高墩大跨桥梁的破坏过程研究。对桥梁模型进行一致激励和多点激励地震反应的增量动力分析，对比研究两种地震动输入模式下桥梁结构的破坏过程以及内力最大值的变化规律。分析表明，无论一致激励还是多点激励输入，桥墩首先在墩顶截面屈服或达到极限状态；地震动频谱特性和地震动输入方式对桥梁破坏过程及结构反应特性有不同程度的影响。

关键词： 连续刚构桥   非线性行为   施工监控   稳定性   悬臂施工  

摘要： 近年来，随着我国交通事业的飞速发展，越来越多的高墩大跨桥梁不断涌现。连续刚构桥由于主梁与墩身形成刚架共同承受上部结构的荷载，一方面主梁受力合理，另一方面墩身在结构上充分发挥了潜能，因此该桥型在我国得到了广泛的应用和发展。但随着连续刚构桥跨径的增大、墩身高度的增加，非线性影响变得越来越明显，已经成为许多专家和学者比较关注的问题。 本文以一典型高墩大跨连续刚构桥——王家坝大桥施工监控项目为依托，针对高墩大跨连续刚构桥施工过程中的非线性行为进行了研究，归纳了非线性对施工过程中结构内力和标高的影响规律，重点研究了高墩在悬臂施工过程中非线性对其稳定的影响，并总结出了普遍性的规律。 首先，介绍了桥梁结构中各类非线性问题的成因及非线性问题的求解方法和步骤，并对施工过程中的非线性稳定问题进行了综述分析，归纳了一些非线性方程的求解方法。接着，利用桥梁专业软件Midas/Civil进行了该桥施工阶段的仿真分析，通过比较在施工阶段中考虑非线性和不考虑非线性的计算结果，得出了非线性对高墩大跨连续刚构桥悬臂施工过程内力和标高的影响规律；通过对比考虑非线性的理论计算应力与现场实测应力结果，得出了非线性因素对桥梁施工过程应力的影响规律。最后，利用ANSYS软件建立了最高墩裸墩施工阶段模型、最大悬臂施工阶段模型和成桥阶段模型，并采用不同类型单元进行了模拟，分析对比了各施工阶段下的稳定特征值和非线性极限荷载，总结了非线性对稳定的影响规律，可以为相同类型桥梁的施工与设计提供参考。

关键词： 桥梁工程   山区风环境   高墩大跨连续刚构桥   风速风向联合概率分布   CFD   三分力系数   力动干扰效应   等效风荷载  

摘要： 随着高速公路建设进入山区,高墩大跨连续刚构桥越来越多,风荷载和风载内力逐渐成为控制此类桥梁设计的主要因素。一方面,现有的桥梁风环境研究成果多是针对平原地区进行的,而山区地形复杂多变,局部风环境影响因素多,风特性与平原区相比有很大差异,深入研究山区桥位风环境是山区桥梁抗风设计的前提；另一方面,现有的桥梁抗风研究成果多是针对悬索桥或斜拉桥进行的,针对高墩大跨连续刚构桥的抗风研究并不充分。本文以跨径98+5×185+98m、最大墩高180m的三水河大桥这一实际工程为背景,在现有研究的基础上开展山区桥位风环境及高墩大跨连续刚构桥风效应研究,主要研究内容及成果如下： 采用不同于现有研究成果的抽样时间间隔、极值风速分布概型及风速样本整理方法,推导了考虑风速风向联合概率分布确定基本风速的计算公式,并对三水河大桥桥位附近气象站连续34年的风速风向观测资料进行了统计分析和对比。结果表明：不区分风向的传统统计分析方法对基本风速有所高估,现行规范建议的基本风速高估较多,基本风速推算宜考虑风速风向的联合概率分布,且抽样时间间隔越短越经济合理。 建立了包括三水河大桥桥位和邻近气象站在内的大尺度数字地形模型,采用数值模拟技术研究了桥位风环境,与物理风洞试验结果进行了对比；提出了基于数值风洞技术由气象站基本风速推求桥梁设计风速的方法,推算了三水河大桥的设计基准风速并进行了分析对比。结果表明：数值风洞风剖面结果和物理风洞结果有一定偏差,但二者整体趋势的一致性较好；桥位复杂的地形环境对风场的干扰影响很大,部分风向部分桥墩风剖面不满足幂指数变化规律；来流风与河谷走向接近一致时,位于河道中的桥墩风剖面接近规范中的B类地表值；同一位置不同风向角下桥梁设计基准风速有可能存在较大差异,相同风向角下设计基准风速沿桥梁长度方向分布可能也不均衡。 采用数值模拟方法研究了不同风攻(偏)角和有无护栏情况下桥梁不同断面的三分力系数,与物理风洞试验结果进行了对比,总结了桥梁断面气动力系数随不同影响因素的变化规律；在此基础上进一步探索了双幅桥的气动干扰机理,分析了不同干扰因素对上下游桥三分力系数的影响。研究表明：数值模拟对上游桥阻力系数精度较高,对下游桥阻力系数及上下游桥的升力系数和扭矩系数误差稍大,但总体上与物理风洞试验结果吻合较好；对阻力系数而言,来流风对上游桥的作用为较大的推力,而对下游桥的作用为相对较小的吸力,阻力系数随风攻角变化较小,随梁高增大而增大,受护栏影响显著；上下游桥升力系数和扭矩系数也受风攻(偏)角、梁高和有无护栏等因素的影响而变化。气动干扰效应对双幅下游桥的影响很大,总体上干扰效应随风攻角的变化规律不明显,随双幅桥间距减小而增大,随结构尺寸增大而增大；气动干扰效应对双幅上游桥也有一定影响,但影响相对较小。 定量分析比较了国内外有关规范对高墩大跨连续刚构桥横桥向风荷载计算的差异,并以算例与抖振分析结果进行了对比；基于高墩大跨连续刚构桥的特点及横桥向一阶振型,考虑平均风荷载和结构脉动风荷载背影响应及共振响应,给出了方便工程应用的计算高墩大跨连续刚构桥墩底横桥向弯矩和剪力等效风荷载及风载内力的实用简化计算公式,并通过典型算例验证了简化方法的精度及适用性。对比分析表明：高墩大跨连续刚构桥基频较低,脉动风惯性力的影响不可忽略,现行规范风荷载计算时未考虑脉动风惯性力的影响,计算结果偏小较多；高墩尤其超高墩桥梁的桥墩风荷载很大,其对墩底内力的影响甚至可能超过主梁,应引起足够重视。

关键词： 高墩大跨曲线连续刚构桥   桩—土相互作用   行波效应   竖向地震   作用   地震响应分析  

摘要： 随着我国交通事业的持续快速发展，高墩大跨曲线连续刚构桥凭借自身跨越能力强、结构整体性高的特点以及在山高谷深地区的竞争优势，广泛应用于高等级公路桥梁的修建中，且已成为山区跨越大河及深谷的主要桥型。但国内外现有的桥梁抗震设计规范仅适用于中等跨径和相对低墩的普通桥梁，没有现成的抗震设计规范来指导超过规范适用范围的高墩大跨桥梁的抗震设计，同时，业界很少有人从抗震角度对其进行专门的理论分析与研究。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具有重要的经济价值和现实意义。 本文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及高墩大跨曲线连续刚构桥的抗震研究现状;接着简单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反应谱法和动力时程分析法;进而以某特大桥为工程背景，建立了空间有限元力学模型，分析研究了高墩大跨曲线连续刚构桥的动力特性，主要包括结构自振特性分析和结构在纵桥向、横桥向及竖桥向三个方向地震作用下的响应分析。建立了结构的多个变参数模型，分析了桩-土-结构相互作用对高墩大跨曲线连续刚构桥地震响应内力和位移的不同影响，研究总结了桩-土-结构相互作用对该桥抗震性能的影响规律，提出了一些设计建议。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了对比分析，研究总结了行波效应对该桥抗震性能的影响规律，重点研究了不同边界条件、不同曲率半径以及不同地震激励方向对高墩大跨曲线连续刚构桥地震响应的影响，得出有益结论，为同类桥梁的抗震设计与研究提供相应参考。

关键词： 高墩大桥   刚构桥   施工控制  

摘要： 在预应力混凝土连续刚构梁悬臂施工过程中,要做好桥梁段的线形施工控制,以保证桥梁的顺利合拢。同时,要保证桥梁内应力控制在合格范围内,在桥梁施工过程中必须做好施工控制。

关键词： 连续刚构桥   施工监控   有限元   线型控制  

摘要： 本文对高墩大跨连续刚构桥施工线型控制做了分析研究。以漭街渡特大桥为工程背景讨论了施工控制理论和施工过程模拟分析方法,实际施工控制过程中宜采用自适应施工控制法。建立有限元模型分析时宜采用正装—倒拆迭代分析法。另外在有限元计算模型的基础上详细分析了线型控制设计参数的敏感性,主要讨论了混凝土容重、收缩徐变、弹性模量、温度等对预拱度设置的影响。

关键词： 预应力混凝土   连续刚构   高墩   稳定性  

摘要： 以野三河大桥高墩为例,分析了高墩欧拉及极值稳定性。计算结果表明,结构的计算模型和几何特征对其稳定性的影响较大,桥墩的坡率及桥墩混凝土的标号也是影响高墩极值稳定性的主要因素。

关键词： 曲线连续刚构桥   高墩   大跨   内力和变形  

摘要： 高墩大跨PC曲线连续刚构桥施工难度较大,施工过程中受力和变形比同类直线桥复杂。本文应用结构有限元分析软件MIDAS/Civif对某大桥施工过程进行了分析,在此基础上改变平弯半径对不同半径曲线连续刚构桥施工过程进行分析,对比分析了墩高、圆心角、结构自重、预应力、温度效应、混凝土收缩徐变等因素对高墩曲线连续刚构桥的内力和变形的影响。

关键词： 基于性能地震工程   地震危险性   损伤脆弱性   增量动力分析   地震经济风险  

摘要： 在基于性能的地震工程风险评估框架基础上,针对某高墩大跨连续刚构桥,选用一组地震记录,利用增量动力分析(IDA)方法,借助桥墩损伤状态研究成果,建立解析损伤脆弱性函数,通过假定损失比,将桥梁结构的地震经济风险表达为年预期损失(EAL)形式.实例分析结果表明:在设定地震下,由于中小级别地震所造成的年预期损失约占总损失的72%.对于地震多发地区,高墩大跨连续刚构桥的地震经济风险主要来自于中小地震的危险性,决策者应采取适当措施减小地震经济风险.