整体式弯桥试设计研究

以某实桥为工程背景,进行整体式弯桥的试设计和设计验算。采用MIDAS/Civil2015有限元软件分别建立了原桥和整体式弯桥的3D有限元模型,后者考虑了台-土及桩-土相互作用。对比分析了两者在恒载、活载(汽车荷载)、温度荷载、混凝土收缩以及地震等荷载作用下的受力性能。结果表明:由于梁端固接和台后土压力等影响,恒载、活载、温度及混凝土收缩等荷载作用下,整体式弯桥梁端具有较大的负弯矩; 整体式弯桥在恒载作用下的主梁弯矩值较原桥均匀,而在活载作用下主梁弯矩值与原桥相近; 温度荷载对整体式弯桥的主梁内力影响最大,其次为混凝土收缩效应,在设计中应引起重视; 在恒载、活载作用下,整体式弯桥和原桥的主梁扭矩基本呈反对称分布,且恒载下的主梁边跨扭矩显著小于原桥,而在活载下两者的主梁扭矩相差不大,整体式弯桥表现出较优的抗扭性能; 此外,整体式弯桥的抗震性能明显优于原桥,可有效避免主梁在地震中的侧向偏位和落梁等现象,在高震区使用更具优势。     

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。     

采用UHPC-RC阶梯桩的整体桥试设计

为了增大桥台基础柔度,适应整体桥纵桥向变形需要,提出了上部采用超高性能混凝土（UHPC）材料、下部采用普通混凝土（RC）材料的UHPC-RC阶梯桩,进行了这种新型桩基整体桥的试设计,在桩顶3 m范围内用截面尺寸为30 cm×30 cm的UHPC代替原来的70 cm×50（70） cm普通混凝土,并采用MIDAS软件建立了全桥空间有限元模型。研究结果表明:恒载作用下,试设计桥梁端负弯矩相比于原桥明显减小;在偏载和中载作用下,试设计桥主梁在桥台处的负弯矩分别减小14.2%和22.8%;整体降温作用下,主梁的轴力和弯矩均都有显著减小,桩身的最大剪力和最大弯矩出现在桩顶位置,分别减小52.2%,59.8%;在整体升温作用下,桥台的最大剪力和最大弯矩出现在桥台顶部位置,分别减小32.6%,45.8%;UHPC-RC阶梯桩是一种适合中国国情、有发展前景的无缝桥桩基新结构。     

协力桩-筏复合基础的应用研究

0　引　　言①多层住宅采用微型桩,可节约桩基造价。同时,合理的微型桩布设方式有利于优化筏板受力和减少不均匀沉降[1]。协力桩-筏复合基础是指在多层建筑物筏基下合理设置可提供一定承载力的微型桩桩群的一种复合基础。其实质是天然地基参与共同承载,即在天然地基承载的基础之上,再加上少量的微型桩以弥补天然地基承载力之不足,在桩和地基共同承担上部荷载过程中,桩间土承担了大部分荷载,桩只起到协助承载作用,这也是协力桩-筏复合基础名称的由来。1　协力桩-筏复合基础的承载机理顾名思义,“协力桩-筏复合基础”是考虑天然地基土参与共同承载作用,而非象通常概念“有桩就不再考虑土”。协力桩-筏复合基础(Assistan     

大跨度预应力混凝土连续刚构结构静力分析

以某大桥设计施工图为例,采用大型有限元计算软件建立完整的有限单元模型,对其设计荷载等荷载工况作用下的静力特性、收缩徐变和活载作用(稳定和结构动力特性)进行空间仿真计算和分析研究。计算了桥梁的所有施工阶段和成桥后荷载作用下结构受力,重点考虑并比较预应力、混凝土收缩、徐变、整体温差、局部温差和荷载组合作用对计算的影响。     

CFST拱-连续刚构组合桥梁静力特性研究

常规连续刚构桥由于运营期间收缩徐变、预应力损失等因素普遍出现中跨跨中下挠问题,CFST拱-连续刚构组合桥通过吊杆的弹性支撑作用、拱肋和主梁协同受力,可减小主梁截面尺寸,降低混凝土用量,减少体内预应力束数量,将有效解决常规刚构桥的跨中下挠问题。通过控制变量法对CFST拱-连续刚构组合桥梁力学行为进行了分析,明确了CFST拱肋与主梁的内力分配情况,为后续更大跨径的CFST拱-连续刚构组合桥梁研究提高提供一定参考。     

高速铁路斜拉桥与无缝线路相互作用研究

为研究高速铁路斜拉桥与无缝线路的相互作用问题,采用非线性杆单元模拟梁轨接触,并与UIC算例对比以验证其正确性。以沪昆线上某(32+80+112)m槽形截面独塔斜拉桥为例,建立考虑桥塔、拉索、主梁、轨道以及相邻桥跨的高速铁路斜拉桥梁轨相互作用模型,系统地分析温度、活载、列车制动、风载、混凝土收缩徐变以及地震作用下斜拉桥上无缝线路纵向力及墩顶水平力的分布规律,并对设计参数的影响进行探讨。在荷载组合方面,采用考虑加载历史的荷载步法与传统的数值相加方法进行对比。得出的主要结论包括:对钢轨来说,斜拉桥两端及桥台处钢轨受力较大,采用固结体系可大幅度减小钢轨挠曲和制动力,收缩徐变和地震荷载对钢轨纵向力影响较大,地震动的行波效应会增大桥台处的钢轨应力;对桥梁下部结构而言,挠曲力、制动力和地震力主要由桥塔承受,温度和收缩徐变产生的水平力主要由斜拉桥两端交接墩承受;在检算钢轨纵向力时,可采用数值相加的方法,但在检算桥墩时采用考虑加载历史的荷载步法更为安全。     

基于振动台试验的扩孔微型桩受力和变形性能研究

为了研究扩孔微型桩在地震作用下的受力和变形性能,在有无扩孔、不同扩孔深度、不同扩孔孔径、不同扩孔材料4种参数下对微型桩进行了振动台试验研究,计算得到了扩孔微型桩桩身弯矩和侧向位移,并分析得到了不同扩孔参数下微型桩的桩身弯矩与侧向峰值位移对应的埋深位置及桩身弯矩与位移的分布规律。结果表明:扩孔微型桩桩身峰值位移最大值出现在土体表面位置,并随桩深不断减小,扩孔后微型桩桩身峰值弯矩和峰值位移增大;随着扩孔深度的增加,桩身峰值位移和桩身峰值弯矩也增大,并且桩身峰值弯矩最大值点有向下移动的趋势;所得结论可为地震作用下扩孔微型桩受力和变形性能研究奠定基础,同时为新型半整体式桥台桥梁中扩孔微型桩的设计和应用提供参考。     

悬臂挡墙–微型桩加固填土边坡地震响应特征研究

悬臂挡墙是一种适用于地震地区的支挡结构,应用广泛,墙后填料一般具有一定的坡度角,其抗震设计仍面临如何确定地震土压力大小及其作用点、变形及破坏模式等诸多问题。另外,微型桩具有较好的抗震性能,其在浅层滑坡治理加固等领域得到了广泛的应用,针对其在横向动荷载作用下的受力特征、荷载与变形累积等方面的研究还相对较少。为此开展了悬臂挡墙支护的微型桩加固边坡地震响应特性的离心振动台模型试验研究,同时对典型工况进行了数值模拟。主要从3个方面对微型桩–悬臂挡墙支护边坡的地震响应特征进行了分析讨论：(1)边坡的地震加速度响应及其坡顶沉降变形;(2)微型桩地震响应与弯矩分布;(3)悬臂挡墙动土压力大小及作用点、弯矩大小及惯性弯矩的影响、地震位移变形模式、残余弯矩累积发展趋势。对输入输出加速度的传递函数分析表明,边坡土体对输入地震波中接近其自振频率的频率分量具有显著的放大效应;微型桩结构上部设置刚性连接梁能明显改善其受力性能,微型桩的柔韧性与延性等使其在地震荷载作用下可以耗散更多能量;悬臂挡墙上的惯性弯矩超过动弯矩的22%以上,不容忽视,当挡土墙后部填土坡度角较大且同时坡顶上部有荷载时,得到的动土压力系数ΔKa...     

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。     

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。     

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。     

不同类型桩基支撑的整体桥力学性能

以福建永春县上坂大桥作为工程背景建立了全桥有限元模型,通过实桥静载、动载试验对模型进行验证,并在整体式桥台下分别设置了矩形桩、圆形桩、预应力高强混凝土(PHC)管桩、钢管桩、H型钢桩、工型超高性能混凝土(UHPC)桩和工型UHPC-矩形变截面桩,研究了整体桥采用不同类型桩基时对其整体力学性能的影响。结果表明:有限元模型的计算基频较实测值减小了5.5%,第1阶模态均为横向侧飘,主梁在汽车偏载和中载作用下出现的竖向挠度与实测挠度较吻合,验证了有限元模型的合理性; 随着整体温度的升高,不同类型桩基支撑的整体桥主梁和桩基最大正、负弯矩和剪力随之增大,主梁竖向挠度随之减小,梁端水平位移也呈现明显的增长趋势,但在相同温度荷载作用下,整体式桥台下设置不同类型桩基对梁端水平位移的影响很小; 桩身显著变形区主要出现在0～6.4D(D为桩径)埋深处,在更大埋深处基本可忽略,表现出了柔性桩的变形性能; 随着变截面桩的上部UHPC桩段抗弯刚度的增大,主梁最大正、负弯矩与桩身最大弯矩均显著增大,桩顶水平变形显著减小; 随着上部UHPC桩段长度的增加,主梁最大正、负弯矩与桩身最大弯矩先呈现明显的增长趋势,而后趋于稳定,桩顶水平变形则先呈现明显减小趋势,随后趋于稳定; 上部UHPC桩段长度一般取为桩基总长的36%,对整体桥主梁和桩基的受力较好,为UHPC桩段的经济长度; 温差小于15 ℃时,整体桥采用不同类型桩基时对主梁和桩基的受力影响不大; 随着温差继续增大,整体桥采用H型钢桩、工型UHPC桩或工型UHPC-矩形变截面桩时主梁和桩基的受力性能更好。     

有推力拱桥台后预顶技术蠕变效应分析

台后预顶技术是指为了减少拱桥桥台水平位移而在拱桥施工过程中预先在桥台台后进行预顶的一项技术。通过预顶,使拱脚及群桩基础向河心侧预偏一定位移,从而改善主拱圈结构受力,以及增大群桩基础抗水平推力的能力;同时使阻滑板抗推结构向台后预位移,从而增强了阻滑板抗推能力的发挥。土体蠕变效应是影响该技术使用效果的主要因素,本文主要针对土体蠕变效应问题进行研究。研究过程中,通过监测阻滑板和桥台位移,得到拱桥阻滑板基础下土体蠕变位移值;并采用Burgers体模型拟合观测数据,预测未来土体蠕变量,计算阻滑板剩余推力。研究结果表明,阻滑板剩余的水平推力较大。从现有研究结果来看,台后预顶技术运用于该类型拱桥效果较好。     

16m预应力空心板简支梁桥成桥动载试验及分析

介绍了16m预应力空心板简支梁桥的成桥动载试验,根据成桥动载试验的结果,分析了桥跨结构的竖向受迫振动响应、垂向激励引起桥梁的强迫效应、纵向振动响应、自振频率、振型和冲击系数等动力特性,结果表明：各项性能指标均在正常范围内。     

某预应力混凝土空心板桥汽车静载试验分析

通过对某预应力混凝土空心板简支梁桥成桥后进行汽车静载试验,对试验结果进行了整理,并与理论计算结果进行比较,从而判断该桥梁成桥后的整体结构受力性能和使用条件,为交工验收提供技术依据。