大跨连续梁桥局部顶升工艺有限元分析

局部顶升修复梁底缺陷、更换支座时,主梁的内力、线形均会发生改变,因此以一大跨连续梁桥为例,介绍了顶升时梁体内力的有限元分析方法,以确保施工过程安全。首先,建立全桥平面有限元模型获取成桥内力,并以梁体不出现拉应力为控制条件施加强迫位移,分析各墩顶升量的上限值;然后分别建立墩顶梁段、桥墩局部空间有限元模型,并施加顶升时相应的支座反力,计算、校核顶升、落梁时的安全性。     

墩顶高度变化对桥梁结构受力的影响分析

温度及混凝土收缩徐变会引起桥墩产生较大的变形,使墩顶高度发生变化,将直接导致支座沉降或上升,会对桥梁结构受力产生极大的影响。该文以某大桥为研究对象,利用MIDAS/Civil 2015软件建立全桥有限元模型,模拟温度变化及收缩徐变对墩顶高度的具体影响,并利用软件里"支座沉降"功能分析墩顶高度变化对桥梁结构受力的影响。研究结论:(1)由于截面特性不同,以及支座纵桥向间距不同,使得墩顶高度变化各主梁受力影响各不相同,对大跨拱桥受力影响最为明显。当墩顶高度变化5mm时,拱桥上主梁附加弯矩增量可达53.8%。连续梁上弯矩增量仅为9%,而T构上弯矩增量为34.7%。(2)当墩顶高度变化30mm时,各主梁附加应力增量为25.3%~326.9%,附加弯矩增量为53.9%~321.7%。     

桥梁同步顶升过程数值分析和试验

为不改变原桥结构受力状态更换破损支座,文中采用ANSYS模拟同步顶升过程,分析顶升不同高度时对主梁的影响,确定顶升方案及分级顶升高度,明确顶升过程中支座反力及主梁位移的变化规律,使顶升过程中结构始终处于受力最有利状态,为同步顶升监控提供理论依据,确保顶升过程结构安全,为日后同类型桥梁顶升更换支座提供参考。     

茅湾大桥支座更换顶升方案优化分析

茅湾大桥是中山市G105国道上一座五跨连续梁桥,跨径组合为(16+24+30+24+16)m,经检测,支座需要更换。提出了半桥整体顶升、单排依次顶升两种方案,采用Midas Civil软件建立有限元模型,分别对两种顶升方案进行受力计算,获得不同工况下的梁正截面应力和支座反力。经过对比,两种方案的支反力结果接近;但对于控制截面,半跨顶升的梁顶、梁底应力比单排顶升的梁顶、梁底应力要大。因此推荐使用单排顶升方案。为了减小截面应力,结合该桥综合维修方案,提出顶升前,先铲除原桥面铺装层,再采用单排逐步顶升的优化方案,顺利完成该桥的顶升工作,为同类桥梁的更换支座顶升方案设计提供参考。     

多跨大型连续梁桥支座更换技术研究

桥梁支座是连接桥梁上部结构和下部结构的重要结构,随着桥梁投入营运时间的增加,桥梁的受力会在不同时期发生不同的变化,支座就会产生各种相应的力,一些特殊工况下支座就会出现滑移、受力不均匀、破坏等现象。通过对多跨连续梁桥下部墩柱倾斜,出现支座滑移、受力不均匀等复杂情况下支座更换技术的研究,解决了多跨连续梁单跨同步顶升过程中,桥梁上部结构无破坏的支座更换技术,确保了支座安装精度与桥梁安全质量。     

差异化同步顶升更换隔震支座方法与应用

多因素造成的隔震支座变形与老化等使隔震结构管养过程中面临着隔震支座更换的问题,整体顶升更换体量较大隔震建筑的技术难度大、造价较高,为此提出了混凝土框架结构差异化同步顶升逐步更换隔震支座的技术.针对一典型工程,采用差异化同步顶升并结合有限元辅助数据分析,确定了同步顶升的相邻短向各榀框架顶升位移及对应的支座反力,虽然端柱在达到顶升控制位移时相对于顶升前支座反力有较大提高,最大可达35％,然而,顶升导致的框架梁负弯矩区的纵筋拉应力增量最大值仅26.54MPa,最大裂缝宽度增量的最大值仅为0.01mm,叠加后的最大裂缝宽度满足限值要求.通过实时监测顶升过程中上部框架结构混凝土应力与钢筋应力增量,实现了顶升及支座更换全程控制,确保了顶升实施作业的上部结构无损伤.本文所提出并实践的技术和方法可供同类工程更换隔震支座时参考.     

基于数值分析的桥梁顶升钢抱箍优化设计

为满足广东省某连续桥梁顶升更换支座工程的需要,设计钢结构抱箍装置作为顶升系统的反力支撑平台。根据顶升力的大小及现场顶升条件,提出钢抱箍的初步设计方案,采用ANSYS有限元软件进行仿真计算。结果表明,钢抱箍刚度及稳定性满足要求,强度不满足要求,存在应力集中现象。制作钢抱箍试件,进行现场加载试验,测试结果与有限元分析结果十分吻合,验证有限元分析方法的正确性。提出结构优化设计方案,进一步减少钢抱箍局部应力集中的优化构造措施。优化后的钢抱箍现场测试试验结果表明,在设计最大顶升力作用下,钢抱箍系统的强度、刚度、稳定性均满足要求,验证优化方案的有效性,成功实施桥梁顶升和支座更换工作。对钢抱箍的结构优化设计及提出的优化构造措施可为同类桥梁顶升工程钢抱箍系统的设计提供参考。     

轨道交通连续刚构桥双薄壁墩受力优化方法分析

由于连续刚构桥双薄壁墩外侧墩柱处于较为不利的受力状态,为了研究该部位的受力优化方法,以某轨道交通50 m+74 m+50 m连续刚构桥为研究对象,建立三维梁单元有限元模型,分析了该桥双薄壁墩的受力特性。从对主梁和桥墩受力状态影响的角度,分别介绍体系转换前后在中跨合拢段施加顶力和在边跨合拢段施加压重两种方法对改善连续刚构桥双薄壁墩受力状况的作用。与施加顶力相比,施加压重对墩身轴力的改善效率更高,但是在改善轴压效果近似相同的前提下,该方法对改善墩身弯矩和剪力的效果要小于施加顶力。施加顶力和边跨压重均会对主梁内力产生不容忽视的影响。     

轨道结构对板式轨道桥梁抗震性能的分析

为研究轨道结构对地震作用下桥梁体系位移、内力的影响,利用大型有限元软件ANSYS建立了考虑和不考虑轨道结构体系的3跨预应力连续箱梁形式的高架桥模型,分析天津宁河波作用时,该高架桥两种情况下的地震响应。结果表明:轨道结构可以加强桥梁体系的整体刚度,地震作用时,考虑轨道结构模型的各方向位移分量和各跨中弯矩及支座处剪力明显小于不考虑轨道结构模型的各方向位移分量和各跨中弯矩及支座处剪力,由此表明,设计中不考虑轨道结构是一种偏于安全的设计方法。     

钢-混结合连续梁墩顶负弯矩区应力控制措施研究

采用TDVRMV8i建立钢-混结合连续梁有限元模型,对比分析其墩顶负弯矩区桥面板分别采用普通钢筋混凝土和预应力混凝土2种材料,以及桥梁顶推到位后先浇筑墩顶负弯矩区桥面板和先浇筑跨中桥面板2种施工顺序对钢-混结合连续梁成桥后墩顶负弯矩区钢箱梁和桥面板受力的影响情况。结果表明:钢-混结合连续梁墩顶负弯矩区桥面板采用预应力混凝土并采用先浇筑跨中桥面板法施工较为合理。     

考虑交通荷载的简支梁桥支座顶升更换数值模拟分析

支座的性能直接影响桥梁结构的安全性和耐久性,对于支座损坏严重桥梁进行不中断交通下的支座更换十分有必要。采用ABAQUS对一座5m×20m简支空心板梁桥进行了逐墩同步顶升、横向不同步顶升等工况的有限元模拟,分析在交通荷载作用下顶升位移对桥梁应力的影响规律。确定在应力不超限的情况下,同步顶升方式的最大位移和非同步顶升的最大位移差,为类似桥梁不中断交通顶升更换支座提供参考和依据。     

连续梁桥整体顶升方案及应力应变测试研究

以京沪高速公路淮安废黄河大桥为例,研究了连续梁桥支座更换工作中多孔桥梁整体顶升方案,并采用电阻应变法监测试顶过程中梁体的应力应变增加值,验证了整体施工方案的可行性。     

现浇箱梁整体顶升支座更换方法及计算分析

文章依托某市东外环路跨河现浇箱梁安装错误支座型号作为工程实例,为更换误装支座减少社会负面影响目的,通过不同更换施工方法比选,采用整体顶升技术进行支座更换,通过模拟分析桥梁支座顶升各个工况的受力情况作为指导,同时更换过程中使用传感器监测梁体分级顶升位移,使主梁受力始终处于均衡状态,该项目支座更换技术的成功运用,说明了KPZ系列快装盆式支座方法的可行性,可作为市政、交通的桥梁支座维护管养施工参考。     

旧空心板简支梁桥的连续化改造加固研究

为提高既有旧空心板简支梁桥的承载能力和安全储备,将先简支后连续施工方法中的体系转换思想运用到旧空心板简支梁桥的加固改造上,提出了一种旧桥改造提载加固方案——简支连续化改造,并对此加固技术的实施方法进行了介绍;对简支连续化改造后的荷载效应以及连续化后新、旧混凝土收缩徐变效应进行了分析计算。结果表明:最不利工况下跨中最大弯矩下降了13.8%,边跨外侧支点最大剪力降低7.6%,中跨挠度最大减小42%;后浇墩顶连续段混凝土由新、旧混凝土龄期差引起的收缩徐变弯矩为正弯矩,对跨中截面受力不利,次边跨跨中弯矩最大增幅为3.9%;墩顶负弯矩有所下降,边跨墩顶负弯矩最大降幅为4.3%,影响均不显著     

大跨度装配整体式钢-混凝土组合空腹楼板受力性能试验研究

长沙市某多层大跨度工业厂房采用装配整体式钢-混凝土组合空腹楼盖结构,为评价该结构体系的安全状况,采用缩尺模型试验和有限元分析相结合的方法对30m×30m楼盖结构进行了动力特性和力学性能研究。结果表明：组合空腹楼盖下层钢肋处于拉-弯、上层混凝土肋板处于压-弯的受力状态,从支座到跨中,其轴力逐渐增大而弯矩逐渐减小,应力分布比较均匀;剪力键主要承受弯矩和剪力,从支座到跨中,其弯矩和剪力逐渐减小。在竖向荷载作用下,楼板以弯曲变形为主,试验最大挠度为16.63 mm,为跨度的1/361。结构前8阶振型均为竖向振动,振动规律类似于实体平板,基本频率的理论计算值与实测值分别为3.3 Hz和3.0 Hz。对比试验数据与有限元分析结果二者吻合较好,验证了理论分析与原型结构设计的正确性。     

结合梁斜拉桥剪力滞效应研究

以某一斜拉桥结合梁为实例,利用有限元软件ANSYS建立空间精细板壳有限元模型,分析研究了结合梁斜拉桥关键部位桥面板剪力滞效应。结果表明,索塔支座处及辅助墩墩顶处桥面板横向应力分布很不均匀,在辅助墩顶处剪滞效应最显著,其有效宽度比为0.6。建议设计时进行关键部位精细分析,以把握真实受力情况。     

城市轨道交通桥梁支座更换同步顶升受力检算分析

对城市轨道交通高架桥梁结构支座受损病害的修复或更换,采用同步顶升施工技术可达到不中断交通完成支座更换目标,为确保同步顶升过程中结构受力安全,需要对顶升过程中不同工况下的结构受力进行检算分析.依托工程实例从确定荷载,选取最不利荷载组合,对梁体顶升8 mm时的线上结构轨道梁、声屏障进行受力检算分析,对1×30 m箱梁在顶梁...     

简支梁桥上板式无砟轨道伸缩力影响因素分析

为研究桥上板式无砟轨道无缝线路受力变形规律,基于有限元法建立了多跨双线简支梁桥上板式无砟轨道空间整体有限元模型,计算梁体温度荷载作用下的钢轨附加伸缩力与位移,并分析了桥梁跨数、墩顶固定支座纵向水平线刚度以及扣件纵向阻力等因素对钢轨伸缩受力与变形的影响规律。     

简支转连续钢-混组合梁桥负弯矩区设计及工程应用

以国内某座简支转连续钢-混组合梁桥为依托,提出了一种简支转连续结构负弯矩区构造设计方案。采用有限元分析和实桥试验相结合的方法,对简支转连续钢-混组合梁桥负弯矩区的受力性能进行分析,验证了该构造设计的可行性,最后就负弯矩区改善开裂的措施进行了探讨。研究结果表明,对于钢-混组合连续梁桥,简支转连续的施工方法与焊接连续施工方法相比,可减小墩顶负弯矩;承载能力极限状态时,负弯矩区混凝土最大裂缝宽度满足规范要求;桥面板钢筋直径以及混凝土自身力学特性是影响负弯矩区开裂的关键因素,适当加大桥面板钢筋直径、采用超高性能混凝土可以有效减小简支转连续钢-混组合梁桥负弯矩区混凝土的开裂;顶升支座法可以在一定程度上减小墩顶负弯矩,对控制开裂有利。     

剪力键对隔震桥梁地震响应影响分析

为了保证隔震桥梁在正常使用状态下的正常工作,需要在摩擦摆支座中设置剪力键,因此有必要研究剪力键对隔震桥梁的影响。以粤东高烈度地区某连续梁桥为背景,建立全桥有限元模型,分析了采用摩擦摆支座的隔震桥梁在E1及E2地震荷载激励下的响应。通过改变摩擦摆支座内剪力键水平承载能力大小,研究了不同剪力键承载能力对隔震桥梁地震响应的影响。研究结果表明,剪力键承载能力对墩底弯矩幅值及墩顶位移幅值影响较大,但对主梁位移幅值及支座幅值影响较小;当剪力键承载能力P与固定支座竖向设计荷载W的比值等于0.08时最优,此时剪力键在E1地震激励下不失效,且在E2地震激励下,对支座减隔震效果影响较小。