公路桥梁桩基常用检测方法探讨

桩基是桥梁工程结构的主要组成部分,它承受由桥跨结构及墩台的巨大荷载,其质量的好坏,直接影响桥梁使用的长久性和安全性。本文讨论各种桩基检测方法的基本原理、检测目的、适用范围及优缺点分析,探讨桥梁桩基在不同情况下对各种检测方法的选择。     

移动荷载作用下简支梁共振与消振机理研究

推导了简支梁在移动荷载列作用下的振动响应理论解,得到了简支梁发生共振及两类消振效应的车速计算公式,阐明了二者的发生机理。提出移动荷载作用下简支梁存在两类消振效应,第一类消振为单个荷载行为,第二类消振与荷载间距有关;发生消振效应时,已经离开桥梁的荷载所引起简支梁的自由振动抵消为零,桥梁的动力响应较小;消振发生的条件较共振更为严格,当车速同时满足二者的要求时,消振效应起主要作用,将出现共振消失现象;理论上通过调整车厢长与桥跨之比可避免共振现象发生。通过算例分析了两座简支梁在列车过桥时的动力响应,验证了理论分析的正确性。     

基于转角数据的梁式桥挠度响应重构方法

挠度是评估桥梁安全性能的重要参数,对桥梁挠度的精确测量是桥梁健康监测领域的研究热点。提出一种基于桥梁转角进行响应重构的挠度测试方法,可利用桥跨合适测点位置处转角数据准确重构邻近梁段截面的挠度响应。根据桥梁几何参数和荷载位置信息建立挠度响应与转角响应之间关联,结合实测转角响应识别中间变量,以此计算桥梁挠度响应信息,实现由转角测点数据重构桥梁挠度响应。开展数值仿真和模型试验,研究表明基于转角数据重构的挠度响应与实际挠度响应高度一致;另一方面该方法结合荷载信息和桥梁几何参数,基于单个转角响应即可重构挠度响应,具有较好的实用性。     

桥梁设计荷载验算问题探析

桥梁工程设计中首先根据交通量的小,桥梁的结构型式等等求进行荷载验算,笔者多年从事公路桥梁设计工作,下面就对桥梁设计的作用和荷载验算的一些问题做一简单的介绍;     

温度对混凝土桥梁的影响

在桥梁设计中,设计人员往往会忽略温度对桥跨结构的影响,然而在钢筋混凝土连续箱梁,温度对于桥梁应会产生很大的影响,尤其是温度梯度对桥梁的影响,甚至超过了自重和活载对梁单元的影响。笔者结合工程实际设计案例,更形象地给出温度对桥梁受力的影响,希望能对读者起到一定的借鉴参考作用。     

城市桥梁设计中的荷载分析与举措

一般情况下,桥梁在建成投入使用之后会在长时期内受到不同程度的荷载,如果荷载超过了桥梁的承受能力,那么就会使桥梁出现严重的质量问题,因此荷载问题是桥梁设计的一个重要课题。本文基于此对城市桥梁设计中的荷载要求和提高荷载能力的措施进行了分析。     

铁路钢桥环氧沥青柔性保护层在特种活载作用下的力学响应

随着铁路钢桥跨径的增大,铁路采用柔性保护层的研究受到重视。从铁路钢桥桥面系的结构组成及荷载传递特点出发,建立高速列车-轨道-环氧沥青柔性保护层-桥梁耦合体系有限元模型。通过典型铁路钢桥面系算例分析可见,保护层竖向位移、横向拉应力、纵向拉应力及钢板与保护层间剪应力峰值均出现在ZK特种活载中心作用于距横隔板1/4跨处(定义两横隔板之间距离为一跨);最大竖向位移发生在荷载作用的中心区域;最大横向拉应力出现在轨枕两侧以及纵肋上方对应的区域;钢板和保护层间最大纵向剪应力分布在荷载下方轨枕对应的保护层区域。此外,通过室内试验,验证环氧沥青柔性防水保护体系的抗拉和抗剪切强度满足理论分析结果和规范的要求。列车荷载作用下环氧沥青柔性防水保护层的力学响应及其分布规律,可为同类铁路钢桥桥面系保护层设计提供理论依据。     

公路桥梁伸缩缝问题初探

为保证桥跨结构在气温变化,活载作用。混凝土收缩与徐变等影响下满足桥面变形的要求,通常在两梁端之间、梁端与桥台之间或桥梁的铰接位置上设置横向伸缩缝。     

铁路大跨连续刚构桥动力性能研究

使用桥梁动力分析程序BDAP,对遂渝铁路主跨128m的薛家坝涪江特大桥进行车桥耦合动力仿真分析,得到桥梁及列车的动力响应。为检验桥跨结构的实际动力性能,进行全桥动力试验,测试其自振特性以及列车以不同速度通过桥跨时桥跨结构的动力响应。将试验结果与车桥耦合振动分析结果进行了比较,二者基本相符。结果表明,该桥具有良好的竖向刚度、横向刚度和结构强度,列车在桥上运行时对桥跨结构有一定的冲击作用,而列车行车具有良好的安全性与舒适度。     

关于桥梁养护体系的一些探讨

针对桥梁养护加固工作中的认识误区,提出:应借助桥梁荷载试验对桥梁结构性损伤进行测试,根据测试数据进行桥梁加固总体方案设计,并对加固后桥梁使用性能进行加固效果评价,更有效地指导实践。     

移动荷载下高速铁路简支梁桥消振机理频域分析

桥梁动力响应问题随着列车运营速度的不断提高也愈加明显。为了保证列车在高速运行下引起的桥梁动力响应在安全范围内,则对建立列车运营时速与桥梁位移响应幅值之间的关系显得尤为重要。因此,针对多个移动荷载激励下桥梁消振机理提出了一种行之有效的频域分析方法。该方法首先对桥梁运动方程采用傅里叶变换,得到移动荷载匀速通过桥梁时的移动荷载傅里叶幅值谱;然后基于移动荷载傅里叶幅值谱,建立了移动荷载速度与桥梁消振效应之间的关系;最后以高速铁路简支梁为例验证了理论推导及分析的正确性和速度公式的有效性。结果表明:由频域得到的移动荷载傅里叶幅值谱能有效反映桥梁自由振动,与时域内得到的桥梁自由振动幅值响应规律一致;非等间距移动荷载作用下桥梁发生消振现象时,第一类移动荷载消振速度仅与桥梁跨度、基频有关,第二类移动荷载消振速度与桥梁基频、移动荷载间距有关。     

基于车辆荷载效应截尾分布的桥梁限载分析方法

根据车辆荷载效应右截尾分布模型, 提出一种基于结构可靠度理论的中、小跨度桥梁限载分析方法。首先以规范规定的车辆荷载效应分布为原始分布, 构造右截尾的车辆荷载效应概率密度函数;然后, 假定抗力、恒载效应及车辆荷载效应为相互独立的随机变量, 建立了考虑车辆荷载效应右截尾分布特征的限载系数反演模型;继而, 通过分析车辆荷载效应均值变化对限载系数的影响规律, 提出了理想抗力桥梁条件限载系数的确定方法, 并讨论了条件限载系数对车辆荷载效应变异系数与分布类型的敏感程度;最后, 根据原桥梁规范受弯构件承载能力设计表达式, 计算了按原规范设计桥梁的条件限载系数。结果表明, 桥梁限载取值仅与设计荷载等级、容许失效概率以及设计采用的活恒载比值有关, 而与车辆荷载效应的统计参数关系不大。所提限载分析方法可为中、小跨径桥梁提供具有一致可靠度水平的限载取值。     

脉动测试法应用

脉动测试分析法是自然随机干扰力作用下振动模态参数测试法。在工程技术领域中，常使用这种测试手段来揭示建筑，桥梁等因自然条件引起的随机振动问题，有效地解决了减振，结构抗震等问题。本文结合大型桥梁结构跨度大，低频成份密集的特点，对桥跨结构自振特性采用天然脉动法测试，叙述了测试系统构成及试验设计。     

桥梁施工中混凝土裂缝产生的原因及防治对策

造成桥梁出现裂缝的原因是多种多样,非常复杂的,设计疏漏、施工低劣、监理不力,均可能使混凝土桥梁出现裂缝。混凝土裂缝产生的原因主要可分为两大类:第一类在荷载的作用下,使桥梁的某个部位产生裂缝,但是很少见的,也是不允许出现的。第二类是由于变形荷载产生的裂缝,在桥梁砼施工中较为普遍。变形荷载的变形作用主要包括气温、水泥水化引起温差使混凝土变形,地基不均匀下沉使混凝土开裂变形,预应力梁施工中预应力筋放张,不均匀受力使混凝土开裂变形等均属变形荷载作用。     

竖向地震作用下桥梁结构的瞬态波响应分析

竖向地震引起的剧烈地面运动可能导致桥梁结构的损坏。针对竖向地震作用下双跨连续梁桥的瞬态动力学问题,考虑波动效应,应用瞬态波特征函数法求解了地震过程中桥梁结构的瞬态波响应理论解。通过实例分析,描述了桥墩中轴向波和桥跨结构中弯曲波的传播、反射、相互作用和波碰撞等现象。计算结果表明,不同的竖向地震动与水平地震动的比值会引起桥梁响应特征的明显改变。随着比值的增大,桥梁响应特征的改变主要表现为：（1）接触力的变化幅度增大,出现更大的接触力,加剧支座的损坏可能性;（2）出现了更低的接触力,甚至零接触力,大大增加了桥跨结构与桥墩相对滑动的可能性;（3）使原本整体处于受压状态的桥墩中出现了拉应力,拉应力有可能超过混凝土的抗拉强度,并使桥墩出现了拉-压交变应力,使得桥墩底部处于恶劣的应力状态;（4）桥跨中部向上的最大动挠度超过了两端,也就是桥跨结构被抛起的可能性增大。     

移动随机荷载作用下桥梁振动分析

为了研究移动随机荷载作用下桥梁的振动问题,首先利用虚拟激励法将随机荷载转化为确定性的简谐荷载,推导了桥梁的非平稳随机响应,包括演变功率谱和时变标准差;再将精细积分法扩展到求解移动简谐荷载作用下结构的动力方程,提出了协调分解过程来模拟荷载的连续移动.在数值算例中,研究了单跨及多跨桥梁的基本随机振动特性;讨论了桥梁模态之间的相关性和荷载之间的相关性对桥梁响应的影响.     

刚构-单肋拱组合桥梁的稳定性研究

刚构-单肋拱组合桥梁是一种新型的桥梁结构型式,稳定性问题是不可避免的.通过一座实桥建立有限元模型,分析了恒载、风载和列车荷载等荷载组合作用下的第一类稳定问题和考虑几何、材料等非线性因素恒载作用下的第二类稳定问题,并探讨了影响整体稳定的有关因素,得出材料非线性和非保向力效应对刚构-单肋拱组合桥梁的稳定性影响较大,在同类桥型的设计中应予以重视.     

在合成车流运行基础上的桥梁荷载最大值探讨

在公路桥梁设计和评估中,车辆荷载是主要的问题之一,现有车辆荷载取值规范只对一般的设计适应,如果是精度要求比较高的桥梁关键构件设计或桥梁评估,则要与实际车辆荷载的特征相结合,建立模型。由于目前我国交通流数据的特点是存在大量静态车辆,因此采用合成车流方法对交通流进行模拟,确定荷载效应预测的有效方法。本文主要对合成车流的车辆荷载模拟方法进行详细描述,并对Rice方法在合成车流运行的桥梁荷载最大值进行预测的适用性进行研究。基于此,建立合成车流的车辆荷载效应模拟与最大值预测过程。     

移动荷载作用下的桥梁振动及其TMD控制

为了全面地了解移动荷载作用下桥梁的振动机理及其调质阻尼器(TMD)控制,将列车简化成移动简谐力模型,对列车过桥时桥梁的振动形态幅频特性作了详细的探讨。然后论述了移动荷载作用下的TMD控制。给出了桥梁在不同速度下的幅频特性曲线以及TMD控制的质量比影响曲线,揭示了移动荷载作用下的桥梁振动及其控制的特点,同时为进一步的桥梁振动控制提供详尽的参考数据。     

公路桥梁限载标准的可靠性分析方法

基于结构可靠度理论,建立了公路桥梁不同可靠水平下的车辆荷载限载标准。根据公路桥梁抗力及荷载效应概率分布函数与统计参数,采用最基本荷载组合形式与不同的活恒载标准值效应比值,从设计可靠水平与最低容许可靠水平两个层次,分别计算了按新老规范设计桥梁的超载影响系数。在此基础上,以三轴载重汽车和五轴载重汽车为不同汽车运行状态下的标准限载车辆模式,提出了基于典型限载车辆模式的公路桥梁安全限载标准与最大容许限载标准。最后,考虑实际抗力水平的差异,给出了基于不同规范设计桥梁限载标准的分析方法。研究结果表明,该文提出的基于可靠性的公路桥梁限载标准,与现行规范衔接紧密,可作为公路桥梁限载与超重运输通行审核的依据。