关键词： 高墩大跨连续刚构桥   高墩偏位监测   有限元分析   施工控制   稳定性研究  

摘要： 随着国民经济的飞速发展,在一些地形、地质更加复杂地区修建高速公路的需求日益增大,连续刚构桥以其施工简便、造价经济、受力合理、行车舒适、有利于养护等独特的优势在近年来得到了广泛应用。为了解决实际工程问题,传统连续刚构桥正向着大跨径、上部结构不断轻型化、简化预应力束类型、取消边跨合龙的落地支架、连续长度增大、薄壁柔性墩不断增高的趋势发展,因此施工难度将会进一步加大。为了使桥梁施工状态最大限度地接近理想状态,从而保证桥梁结构在施工过程中的安全,最终达到桥梁结构成桥状态满足设计和施工规范的要求,在施工阶段对高墩大跨度预应力混凝土连续刚构桥实施监控并进行施工阶段的稳定分析是十分必要的。 本文以芭茅冲特大桥作为研究对象,依据现代控制理论,结合高墩大跨连续刚构桥的自身特点,采用自适应控制理论并运用合理的施工监控方法,对各个施工工况进行模拟计算,得到理想状态下的线型和应力值,在施工过程中通过实测数据与理论计算值对比及时发现异常并分析原因,采取相应的控制措施,并对施工过程计算模型进行实时修正。同时本文使用有限元软件MIDAS／civil对本桥高墩关键工况不同荷载组合下的结构整体稳定性进行仿真分析,研究了高墩施工完毕、最大悬臂、成桥阶段不同荷载组合对结构稳定性的影响,以保证大桥施工过程质量和安全。 高墩大跨连续刚构桥的上部结构的监测方法已经十分成熟了,而高墩的偏位变形监测却没有得到相应的重视,本文结合芭茅冲特大桥的实际情况,运用高墩偏位监测方法,提出施工阶段在高墩墩身设置棱镜作为永久观测点,其监测结果能很好的反应高墩真实变形,对同类型工程有一定的借鉴意义；合龙阶段的施工是悬臂浇筑最关键的一个环节,本文通过研究施工单位和设计单位提出不同的合龙方案对结构的影响,选取最优化方案,通过工程实践验证,其更符合施工质量安全要求。

关键词： 大跨径连续刚构桥   风险损失   施工   量测体系   定量分析   结构损失   量化评估   后果当量  

摘要： 桥梁风险损失分析是桥梁工程风险分析系统的重要组成部分之一,其主要的研究目的是将桥梁风险的后果进行量化,得出最终的风险值,为桥梁风险评价和风险决策提供依据。以往的桥梁风险分析大多只注重风险概率的研究,对风险事故发生后可能造成的后果和损失很少涉及,少量的研究也主要采用定性的方法估算,在定量计算方面的研究很少。针对桥梁风险损失的主要形式——结构损失的研究不够细致,很大程度上影响了风险损失评估的准确性。因此,在对结构损伤分析的基础上,对风险损失进行量化,建立实用、准确的桥梁风险损失评估体系是非常有必要的。 本文以高墩大跨刚构桥施工期间风险损失为研究对象,主要围绕以下几个方面展开研究: 1.对高墩大跨刚构桥施工期间风险损失分析理论框架进行研究,明确风险损失的定义,阐释损失的内涵和外延,介绍风险损失的分类、量测等理论,提出桥梁风险损失分析的主要方法,总结风险损失分析的基本步骤,建立桥梁风险损失分析的理论框架; 2.建立了桥梁工程风险损失的量测体系,提出了桥梁施工期间风险损失评估的总体模型,以合理的形式综合考虑了各种风险损失,并最终以量化的结果直观地反映总体损失的大小与严重程度。提出了各分项损失评估的模型,比较准确而实用地对各分项损失进行定量分析; 3.针对目前桥梁风险损失分析中,对桥梁结构损失难以量化、分析精度不足的现状,提出应用有限元软件对遭受风险事故的桥梁结构进行仿真分析的量化评估方法,为结构损失提供分析基础和依据; 4.联系工程实际,针对大跨度刚构桥主梁悬臂施工的特点,应用通用有限元软件Midas Civil对挂篮坠落事故发生后,桥梁结构可能遭受的强度破坏和失稳破坏两种主要破坏形式进行了仿真分析,得出了连续刚构桥主梁施工期间结构损失的特点和规律; 5.在明确结构损伤的基础上,应用风险损失量测的理论,对风险事态桥梁结构损失、物质设备损失、人员伤亡损失、工期损失、环境损失、社会损失等各项损失进行了定量的估算,并应用后果当量法,将各项损失转化为货币损失的形式,得到了事故引起的总的损失值。

关键词： 高墩   牛腿   贝雷桁片   托架   设计验算   施工  

摘要： 结合大乌江特大桥高墩大跨预应力混凝土连续刚构桥的施工,介绍了在墩身预埋牛腿,上搭贝雷桁片作为托架主梁浇筑o号块的设计验算及施工方法,通过实桥证明了该方法的可行性,对同类桥梁的施工具有一定的参考意义.

关键词： 大跨连续刚构桥   高墩   有限元方法   施工受力分析  

摘要： 当前,国内的许多地区都建造了大量的高墩大跨径预应力混凝土连续刚构桥,特别是在西部高原和其它许多山地丘陵地区,这种桥型更加受到青睐。高墩大跨连续刚构桥在山区公路、铁路建设中将其跨越能力大等优越性显示的淋漓尽致,但同时连续刚构这种桥型本身也具有受力复杂、施工状态多变等特点,所以在桥梁的设计施工中有必要对该桥型采用高墩结构形式所引起的体系内力及应力变化等力学行为进行分析,从而保证结构在建造中的安全性,同时也使受力符合设计要求。结合上面的这些分析,本文针对杉木溪大桥的具体工程实例,主要研究以下几个方面的内容: 首先,简要介绍连续刚构桥的发展状况和结构特点,重点根据杉木溪大桥各部分的结构形式,对该桥各部分的具体施工工艺特点进行了讨论。 其次,对有限元分析方法的基本特点进行了阐述,分析研究了对桥梁结构进行静力分析的有限元方法,并利用大型桥梁有限元分析软件Midas/Civil对杉木溪大桥在不同荷载工况下进行了施工受力分析,比较了该桥在处于不同施工阶段和不同荷载工况下其墩身、主梁的内力变化情况。 最后,在回顾了桥梁施工控制的主要内容和施工控制的方法后,结合杉木溪大桥的具体监控过程,具体分析杉木溪大桥结构截面的应力监测。从而对桥梁的实际受力状态进行评判并为施工安全提供依据。

关键词： 连续刚构桥   大跨   高墩   稳定性   线性  

摘要： 近几十年来,由于我国科学技术的进步,工业水平的提高,桥梁建筑技术得以迅速发展。桥梁建设呈现出跨度越来越大,桥墩越建越高的特点。其中,大跨高墩连续刚构桥由于其自身的优点,得到了广泛的应用。此类桥梁跨径大、桥墩高,导致其稳定问题非常突出。所以,大跨高墩连续刚构桥的稳定性研究变得十分必要。 本文以昌宁澜沧江特大桥主孔部分（124+220+124m）为研究对象,采用有限元计算软件MIDAS/Civil建立有限单元模型并进行线性屈曲分析。以第一类稳定理论为原理,对桥梁独墩阶段、悬臂施工阶段、最大悬臂阶段、成桥阶段以及运营阶段分别进行了稳定性分析。 通过对各阶段的稳定性计算,得出各个阶段结构稳定系数均符合要求。其中,澜沧江特大桥2号墩在纵、横向风载作用下,其最小稳定系数分别为25.91、25.87,并与取消横系板的2号墩稳定性系数对比,发现取消横系板后稳定系数仅为取消前的42.6%左右;最大悬臂状态结构在风载、自重、施工荷载作用下,在挂篮跌落时最小稳定系数仅为6.102,为所有施工阶段的最低值,此阶段应作为施工阶段中稳定性控制的关键阶段;同样在最大悬臂状态也进行了与取消横系板结构的对比,取消横系板后结构屈曲模态由以前的顺桥向屈曲变为了横桥向屈曲,表明横系板加强了顺桥向的稳定性;运营阶段,桥梁最小稳定系数为8.750,比最大悬臂状态高43.4%,说明结构体系的转化对稳定性有较大影响。

关键词： 刚构桥   模态测试   伪动力实验   高阶振型   地震反应  

摘要： 高墩大跨混凝土连续刚构桥具有造型优美、跨越能力强、施工方便、造价低等诸多优点,近年在我国山高谷深的西南、西北地区大量采用。由于应用历史较短,除2008年紫坪铺大桥外,国内外均无该类桥梁的震害经验。高墩大跨刚构桥通常作为交通干线的骨干桥梁,其地震破坏会对整个区域的运输和地震救援工作造成很大影响,因此,开展高墩大跨混凝土连续刚构桥的抗震性能的研究,掌握其破坏机理和极限抗震能力具有重要工程意义。 本文通过现场桥梁震害调查与分析、实桥现场模态测试、桥梁模型伪动力试验、模型振动台实验以及数值模拟等综合手段对高墩大跨混凝土连续刚构桥动力抗震性能进行研究,取得以下主要成果。 基于材料、构造、地震作用等因素对桥梁震害进行了梳理,着重阐述了各类典型桥型的震害机理,探讨了各类桥梁的抗震薄弱环节,据此提出了改进设计的建议。 以高140米、主跨170米的云南牛栏江大桥这一高墩大跨混凝土连续刚构桥的代表为对象,首先对其进行实桥模态测试,获取了横桥向、纵桥向和垂直向模态参数,为后续模型设计和有限元分析提供了坚实依据。 基于实桥模态测试结果,结合结构构造分析,确认该桥抗震薄弱方向为横桥向,据此按照1/12的比例设计了高12米、长24米的4墩3跨混凝土连续刚构桥梁模型,并用伪动力试验装置探讨了其横桥向极限抗震能力及破坏模式。结果表明,按照现行规范设计的混凝土连续刚构桥具有很强的抗震能力,主要破坏模式为呈较好延性的墩横向弯曲破坏,塑性铰接近墩底。 通过模型振动台实验,探讨了高阶振型对高柔结构地震反应的影响。结果表明:高阶振型在对高柔结构体系地震反应中不同物理量贡献不同,体系顶点位移由一阶频率控制;体系底部和中部应变受高阶振型影响比较明显;高阶振型对体系中部应变贡献比对体系根部应变贡献大。 基于上述现场实测及模型实验结果,通过ABAQUS有限元软件全面探讨了牛栏江大桥的抗震性能,取得了与实验吻合较好的分析结果。

关键词： 预应力混凝土连续刚构桥   合龙段   温差荷载   预顶   劲性骨架  

摘要： 大跨度桥梁合龙段的施工是所有施工工序中最关键的工序之一,并且对于连续刚构桥这种多次超静定体系而言,一旦合龙就难以调整其线形及内力,所以合龙段施工需要严格把关,它的施工质量直接影响全桥的质量。 本文针对大跨度连续刚构桥合龙段施工这个关键问题,以贵州余庆至湄潭二级公路改建工程大乌江特大桥为工程背景,采用大型有限元软件进行分析计算,研究探讨了不同温度对连续刚构内力的影响、合龙口水平预顶问题、型钢劲性骨架焊接的影响等关键性问题,介绍了连续刚构桥施工监控技术。本文主要做了如下几个方面的工作: (1)综述了连续刚构桥的的特点及近代的发展趋势; (2)针对目前桥梁在后期运营过程中间存在桥墩偏位及墩顶内力明显偏大的问题,可在中跨合龙之前实行预顶,用力法简化了连续刚构桥的理论计算模型,并理论推导了预顶力与桥墩偏位之间的关系表达式。为了简化上述表达式计算,利用最小二乘法将理论模型中的变刚度积分拟合成三次多项式曲线,该拟合曲线具有较高的计算精度。施加合理的预顶力能够有效地控制桥墩偏位,优化桥梁结构内力。 (3)比对了连续刚构常见骨架的连接方式,理论计算了合龙段内锁定劲性骨架所需的最小截面积,比较分析了合龙段混凝土在劲性骨架参与受力前后的应力变化,论证了劲性骨架部分代替合龙段混凝土受力的结论,为防止混凝土开裂起到一定作用。 (4)通过实例说明了目前连续刚构合龙最主要问题是温度的影响,从规范出发,理论分析了温度直接影响桥梁内力及成桥后的质量。以大乌江特大桥为实例,拟合了适合乌江桥的温度梯度曲线,并计算在温度梯度作用下合龙截面应力及位移的变化,研究表明,当温度梯度越大,结构内部产生的温度应力就越大。

关键词： 高墩大跨连续刚构桥   双肢薄壁   龙潭河   预应力混凝土  

摘要： 沪蓉西龙潭河特大桥横跨龙潭河,全长1132m,其主跨为五跨(106+3×200+106m)三向预应力混凝土连续单箱单室刚构箱梁,双肢薄壁空心墩,最大墩高178m,为世界同类型桥梁第一高墩。通过在

关键词： 高墩大跨   预应力混凝土   铁路桥梁   刚度   研究  

摘要： 建立(100+192+100)m预应力混凝土连续刚构桥模型,对比分析了梁部结构与墩身结构对桥梁刚度影响,提出了合理保证桥梁刚度的思路与方法。

关键词： 高墩大跨连续刚构桥   静力位移测试   刚度参数   优化识别   有限元模型修正   对比分析  

摘要： 桥梁结构成桥后的状态参数往往与设计时的初始值有差别,成桥之后荷载试验的理论计算模型通常采用设计时的初始参数值,这样建立的模型计算出的效应值与实验测试值不同,有限元模型与结构真实状态不相符,无法了解结构的真实应力状态。为了获得结构真实状态刚度参数值,需要对其进行优化识别。本文基于静载试验的静力位移测试值,以现场实测挠度值与有限元计算值残差最小为目标,通过对有限元模型的不断优化来实现对桥梁结构真实刚度参数的识别,主要开展如下方面的计算及分析: 1.基于野三河大桥静载试验挠度测试数据,以优化理论为指导,用计算值逼近试验测试值为条件,进行优化识别分析。将识别的刚度参数对有限元模型进行修正,建立基于修正后接近实际情况的有限元模型以计算结构的真实效应值。 2.采用ANSYS软件优化模块和Matlab语言自编程序进行野三河大桥优化识别的计算,并实现ANSYS软件与Matlab程序的对口连接。 3.将优化修正的有限元模型用于大桥静载试验其它工况的计算分析,对比分析优化修正之前的模型计算值和修正之后的计算值,了解结构的真实状态。 4.将静力优化识别与动力优化识别交叉比较分析,探讨二者的关系。