活载作用下无缝桥的受力特征分析

提出无伸缩装置整体式桥台桥梁有限元计算模型,运用大型通用有限元软件ANSYS对无缝桥梁和有缝桥梁在车道荷载作用下进行受力计算,分析比较了这两种桥型受力性能的差异,得出无伸缩缝桥梁较有伸缩缝桥梁变形小,整体刚度大,跨越障碍能力提高,并且可相应降低主梁截面高度,减少配筋率的结论。     

无伸缩缝桥梁的计算模型研究

无伸缩缝桥梁主要采用整体式桥台、其主梁、桥台和柔性桩基础构成一整体。对无伸缩缝桥梁进行受力分析时,要考虑梁、台、桩的共同作用、台后填土对桥台的作用以及土对桩的作用。本文提出了一个无伸缩缝桥梁的简化刚架受力模型。通过有限元程序对有、无伸缩缝桥梁的建模分析,初步得出无伸缩缝桥梁在静载下的受力特点,为进一步研究作准备。     

采用不同下部结构形式的整体式无缝桥受力特征

建立考虑桥台 土、桩-土相互作用的整体式无缝桥有限元分析模型,并选取下部结构形式、温度作用、台后填土性质以及桥梁跨径为研究参数,对比分析了采用不同下部结构形式的整体式无缝桥受力特征。结果表明:下部结构刚度越大,其对上部结构的约束作用越强,桥梁纵向整体性更明显,但对主梁梁端和桥台的受力越不利;当下部结构刚度较大时,温度对桥梁内力和变形的影响更明显;随着桥梁跨径的增大,整体温度作用的影响逐渐成为温度作用中的主要因素;当下部结构采用矮桥台与桩基础时,台后填土密实度对梁端和桥台弯矩以及主梁轴力的影响不明显;当采用墙式桥台时,随着台后填土密实度的增大,温度作用下主梁轴力会快速增大;随着桥梁跨径的增大,整体式无缝桥的内力不断增大,且当采用刚度较大的下部结构时增大的速率更快;若以桥台在正常使用极限状态下的混凝土裂缝宽度为控制目标,应对整体式无缝桥的最大桥长进行限制,且下部结构刚度越大,最大桥长的限制越严格。     

整体式无缝桥梁桥台高度对主梁受力性能研究

利用大型有限元软件ABAQUS,建立了整体式无缝桥梁全桥与台后土体及桩周土体相互作用的三维非线性有限元计算模型,分析了在砂类土地基中,不同桥台高度在自重及温度荷载作用下对整体式无缝桥梁主梁的受力影响,得出了一些有益的结论。     

半整体无缝式中小简支梁桥

通过对桥梁定期检查,总结桥梁伸缩缝装置常见病害,并进行原因分析,提出了中小简支梁桥桥台部位取消伸缩缝、改善行车舒服性,分析了取消伸缩缝后桥梁变形实现的原理,并提出了关键施工工艺要点,工程实例证明半整体无缝式中小简支梁桥结构安全可靠,对工程实践有一定的借鉴价值。     

整体式桥台桥梁的动力特性及参数研究

提出一个模拟土体-结构非线性相互作用的模型,用于整体式桥台桥梁的动力特性分析。在此基础上建立一座整体式桥台桥梁的有限元模型,分析了土体-结构非线性相互作用和整体式桥台桥梁动力特性之间的关系,并讨论了主要参数对整体式桥台桥梁动力特性的影响。研究结果有助于认识整体式桥台桥梁的动力性能。     

软土地区整体式无缝桥梁数值模拟和荷载试验对比分析

由于整体式无缝桥梁在桥墩、桥台处刚接,计算活载效应相对较复杂。结合滨海软土地基区域的工程实例,进行三维有限元数值模拟和静动试验对比分析,从中了解整体式桥梁在活载作用下的位移、应力以及动力特性,为类似中心跨径的整体式桥梁提供参考。     

整体式无伸缩缝桥梁的应用浅析

介绍了国内研究整体式无伸缩缝桥梁的情况,分析讨论了建造整体式桥梁存在的问题,在已有研究成果的基础上,对今后的整体式桥梁的研究方向进行了展望,以期对我国桥梁建设起到积极的推动作用。     

中国无伸缩缝桥梁调查与分析

无伸缩缝桥梁(无缝桥)取消了伸缩装置(伸缩缝),从根本上免除了伸缩装置带来的病害与维修更换问题,具有良好经济和社会效应。针对中国无缝桥的建设趋势、应用类型、区域分布、桥长、上部与下部结构、引板等情况开展调查与分析。结果表明:截至2022年5月,中国已建成无缝桥70座; 无缝桥在经济发达国家应用广泛,但在中国还处于起步阶段; 中国无缝桥修建数量不断增加,2010年开始增速加快,整体桥的应用比例上升; 无缝桥应用省份不断扩大,新增在严寒地区的应用; 无缝桥以中小跨径桥梁为主,总长不长,在多跨桥中应用较多; 上部结构以混凝土空心板为主; 下部结构中,柱式埋置式桥台在各种无缝桥中均有较多的应用,且整体桥较多采用薄壁轻型桥台,半整体桥和延伸桥面板桥较多采用重力式桥台,桥墩以混凝土桩柱式为主,引板主要采用面板式引板; 今后应增加无缝桥的应用数量和地区,加大整体桥的推广力度和无缝化改造的研究与应用,扩大无缝桥的跨径、桥长、曲率半径、斜交角的应用范围,推动中国无缝桥技术的进步。     

上海地区中小跨径无伸缩缝桥梁的设计实践

龚家浜桥为上海地区首座采用整体式桥台结构设计的无伸缩缝桥梁,跨径12 m＋16 m＋12 m,桥宽24 m,为“波浪”造型的景观桥梁。2011年建成以来使用功能良好。介绍该桥的总体布置、桥型设计、结构设计、主要材料、结构分析和设计经验。     

永春县上坂大桥的设计——无伸缩缝桥梁的应用实践

对于中、小跨径的桥梁,按照无伸缩缝桥梁理论设计,梁体的变形则通过一些特殊方法处理予以吸纳,可以解决桥梁伸缩装置带来的许多维护上的问题。本文简要回顾了无伸缩缝桥梁的发展情况,并对我国目前桥长最长的无伸缩缝桥梁—福建省永春县上坂大桥的设计进行了详细的讨论。     

无伸缩缝桥梁动力特性与抗震性能研究

以福建某简支梁桥为研究背景(该桥在实际工程中已被改造为半刚性整体桥),采用MIDAS/Civil软件将原简支梁桥改造为整体桥、半整体桥与延伸桥面板桥,分别建立了5座桥的全桥有限元模型,分析了它们在地震荷载下的受力差异。结果表明:简支梁桥在地震荷载作用下易引起主梁在桥台处的落梁现象,而无缝桥可有效防止该现象的发生,其中的整体桥表现出更优的抗震性能,更适用于强震区; 在地震荷载作用下,无缝桥与简支梁桥的桩基有效作用长度均在0～10D(D为桩径)埋深范围; 整体桥桩基在大震作用下的受力性能较好,可更好地保护桩基不被破坏; 延伸桥面板桥与传统简支梁桥台底桩身受力相近,其设计可参考现行有缝桥设计规范; 无缝桥与传统简支梁桥的墩底弯矩均最大,在该处易形成塑性铰; 纵桥向地震荷载作用下,简支梁桥与延伸桥面板桥的主梁受力最不利位置分别出现在跨中与墩顶处,而整体桥、半刚性整体桥与半整体桥出现在台顶处,其受力不利部位在设计中应引起重视; 该研究结果可为无缝桥的设计计算与相关规范的制定提供参考。     

半整体式桥台无缝化斜交桥的抗震性能分析

为了掌握半整体无缝斜交桥的动力特性和地震响应特点,采用MIDAS/Civil建立了湖州贯边桥的有限元模型,进行了动力特性分析,并运用反应谱法和地震时程法对无缝化斜交桥进行了地震响应分析。结果表明:梁端台后土对桥梁的约束作用随斜交角的增大而逐渐减弱;主梁梁端台后土的作用对桥梁结构是有利的,可以有效约束桥梁纵飘;在进行地震安全性分析时,用反应谱法所得的墩底内力和墩顶位移均大于时程分析法;在进行半整体无缝斜交桥的工程设计时,应以垂直于盖梁方向输入地震动计算固定支座所产生的墩顶位移来控制桥梁的抗震安全性;所得研究成果为半整体式桥台无缝化斜交桥的抗震设计和研究提供了可参考资料,对该桥型的实际工程应用和发展起到了推动作用。     

半整体式无缝桥中带预压缝的配筋接线路面温降效应

提出一种新的半整体全无缝桥梁结构形式,即将主梁、搭板和接线路面全部联结,取消桥梁与接线路面的所有收缩装置。温降时主梁和搭板带动接线路面受拉,依靠接线路面的带裂缝工作来吸纳桥梁变形。为控制裂缝的间距和宽度,并减小温降时搭板与接线路面之间的水平拉力,沿纵向每隔1m,在厚度为240mm的接线路面的上、下缘各设置了一道深50mm的混凝土板预压缝。本文主要研究温降时接线路面的拉力-伸长-裂缝间距和宽度的关系;推导预压缝处裂缝宽度的计算公式;完成一个总长28m的半整体式无缝桥梁室内拉伸试验,试验结果表明,接线路面能够顺利吸纳主梁的水平位移,且接线路面的裂缝宽度可以控制在公路规范容许的范围内,本文的理论计算成果基本反映实际受力状况。     

考虑台后不平衡土压力下整体桥H型钢桩基-土相互作用内力计算方法

在台后填土作用下整体式桥台-H型钢桩-土相互作用和大不平衡土压力下(台后土表面均布荷载增大了3.81 kPa)整体式桥台-H型钢桩-土相互作用拟静力试验研究的基础上,提出了考虑台后不平衡土压力下整体桥桩基-土相互作用的内力计算方法,计算了整体桥台底弯矩和剪力以及桩身弯矩和剪力,并与现有的台后土压力理论和桥梁规范的计算值进行比较。结果表明:正向加载时,采用现有的台后土压力理论和桥梁规范计算得到的台底弯矩和剪力以及桩身弯矩和剪力均与试验结果存在较大偏差; 采用黄-林法可较准确地计算AHP模型的台底弯矩和剪力以及桩身弯矩和剪力; 对于LAHP模型,试验值均与各理论计算值相差较大; 正向加载时,随着位移荷载的增加,AHP和LAHP模型的台底和桩身弯矩均逐渐增大; 台后堆载(大不平衡土压力)对整体桥台底剪力和弯矩以及桩身的剪力和弯矩产生较大的影响,LAHP模型的台底和桩身弯矩整体上均大于AHP模型的,而LAHP模型的台底剪力小于AHP模型的,桩身剪力大于AHP模型的。     

Parametric and pushover analyses on integral abutment bridge

Integral abutment bridges (IABs) are jointless bridges where the girder or the deck is continuous and monolithically connected to the abutments. A usual and important problem in the design of IABs is how to deal with the soil-structure interaction behind the abutments and next to the foundation piles: this can be considered as a fundamental aspect to reach a thorough understanding of this type of structure, which requires iterative and nonlinear analysis. In this paper, a 2D simplified finite-element model of a real 400-metre-long IAB, built in the Province of Verona-Italy, is implemented and used to perform non-linear analyses on the bridge, the structural response of which is then examined in detail. A parametric study based on the variation of the soil properties behind the back-walls and around the piles is then performed. Furthermore, a temperature pushover analysis (non linear static analysis for positive and negative temperature variations) is carried out to assess the failure pattern of the bridge caused by a temperature change, considered as one of the key parameters in IAB design. Lastly, the effect of abutment stiffness is also discussed.     

斜桥的主要问题和处理对策

无桥台斜腿刚架桥是一种新的桥型 ,由于其固有优点 ,近年来发展速度很快。通过分析斜桥存在的主要问题 ,提出采用无桥台斜腿刚架桥这种新的桥型 ,处理斜桥实际运行中表现出的问题     

Seismic analysis incorporating detailed structure–abutment–foundation interaction for quasi-isolated highway bridges

The Illinois Department of Transportation has adopted an economical and pragmatic methodology for designing earthquake-resistant highway bridges in the Midwestern United States. These so-called quasi-isolated bridges employ low-cost non-seismically designed bearing components as sacrificial structural fuses. During seismic events, fusing actions of these components and subsequent sliding of superstructures on substructures are intended to achieve response characteristics similar to those of conventionally isolated bridges that employ specially designed isolators. This study explores seismic structure-abutment-foundation interaction for quasi-isolated bridges in Illinois, employing a detailed yet efficient non-linear finite-element model for seat-type bridge abutments. The abutment model incorporates many structural components and geotechnical mechanisms that are critical to seismic response of the structure-abutment-foundation (SAF) system. Through non-linear static analyses performed on a complete bridge model, the force-transfer mechanisms, component fusing performance, and potential failure modes of the SAF system were explored. Using earthquake ground motions, non-linear dynamic analyses were conducted to evaluate seismic characteristics of the quasi-isolated bridge, sequences of critical limit state occurrences, and effects of abutment attributes on bridge seismic performance. The influence of abutment model sophistication on simulated bridge response was also highlighted by direct comparison of simulation results obtained from different models.