连续多跨矮塔斜拉桥力学性能分析

以开封黄河二桥主桥为研究对象,采用有限元程序Midas/civil对该桥进行了力学性能分析.计算结果表明:由于该桥塔高与跨径之比较大,斜拉索承担较多的竖向荷载,能有效降低主梁支点截面的高度和内力;主梁的内力与变形表现为多跨连续梁的受力特点,主梁基本全截面受压,轴力分布较为均匀,在桥塔根部支点处出现较大正弯矩,跨中出现负弯矩;主梁刚度较大,整体变形以向上为主,变形量较小;主塔只起到拉索转向块的作用,纵向受力较小,故各塔顶纵桥向位移较小,在中等跨径范围内,可采用多跨矮塔斜拉桥方案解决普通多跨斜拉桥的刚度问题;每根塔柱两侧拉索的拉力由内向外依次小幅增大,总体分布均匀,边跨索索力最大,活载作用引起的拉索应力增幅较小;桥梁结构在非对称活载作用下的受力更为不利;各构件控制截面应力及变形均在桥梁设计规范规定范围内,且具有足够的安全储备,桥梁结构受力合理.     

支座对连续梁桥地震反应的影响分析简

基于midas有限元桥梁计算软件,建立三跨连续梁桥模型,确定合适的地震波,计算了某设计桥梁在静载作用下的支座摩阻力和汽车制动力对桥墩影响,通过对三跨连续梁桥不同支座在E1地震力作用下的时程分析法计算,得出了地震作用下的桥墩内力情况.结果表明,在E1地震作用下,结构在弹性范围内,采用减震支座和非减震支座的计算影响差别不大,并且严寒地区桥梁的桥墩强度设计是静力计算控制的.     

纵桥向变刚度支座布置的V形河谷高低墩梁桥受力性能分析

为合理分配位于V形河谷中高低墩梁桥各桥墩之间的受力,提出了一种纵桥向变刚度支座布置方案和计算方法,然后依托实际工程进行纵桥向变刚度支座方案的设计,比较了采用等刚度支座和变刚度支座方案时桥梁结构的静力性能和抗震性能.结果表明:与等刚度支座方案相比,采用变刚度支座方案可调整整体升降温和混凝土收缩作用下主梁变形零点位置,各桥...     

绥芬河斜拉桥静动力试验及安全评估

目的 检验设计施工质量,了解桥跨结构的固有振动特性以及其在长期使用荷载阶段的动力性能,评价其在设计使用荷载下的工作性能.方法 在静载试验中,测试并分析了主梁挠度、主塔塔顶变位、斜拉索索力增量、主梁与主塔的截面应力.在动载试验中,测试桥跨结构的自振特性,并通过行车激振试验分析了桥跨结构振型产生的原因及在行车下的冲击作用.结果 在恒载和车辆荷载的作用下,索力在0.4σ以下,斜拉桥承受的疲劳载荷基本在0.03以下的活载应力幅值,测点的残余应变基本都在0.2以下;实测的阻尼比在0.97%～2.34%,主梁挠度与主塔塔顶变位的校验系数满足要求.结论 桥梁性能满足要求,对该种桥型应用平面程序对该桥进行分析计算时,要根据空间分析结果对翼板部分参与工作截面进行适当折减;桥跨结构整体受力合理,横向刚度大.     

支座脱空对西张村大桥受力性能的影响

采用梁格法建立西张村大桥有限元计算模型,计算了支座脱空对横向由多片T梁组成的连续梁桥力学性能的影响,给出了西张村大桥考虑支座脱空后桥梁的支反力、横梁和主梁的内力变化情况.计算结果表明:边支座脱空相对危险,支反力可增大到原支反力的2.704倍;支座脱空后与脱空前的横梁截面上最大剪力比值在6.919~19.266间,最大正弯矩比值可达18.9,最大负弯矩比值可达70.76;支座脱空使相邻主梁的剪力和弯矩增大;边支座相对中支座脱空对桥梁结构的受力性能影响更大.     

对连续梁桥减隔震支座抗震性能的比较分析

以厦漳跨海大桥北汊南引桥为依托,采用有限元非线性时程分析方法,比较分析了铅芯橡胶支座和盆式橡胶支座对高烈度地区大跨径连续箱梁桥的抗震影响。研究结果表明:铅芯橡胶支座增加了结构在地震作用下的振动周期和主梁梁端位移,减小了固定墩的受力。相比盆式橡胶支座,铅芯橡胶支座可以使主梁梁端位移增加20%~200%,固定墩内力减小36%~80%。说明铅芯橡胶支座能够通过增加主梁位移达到减小桥墩受力的效果,隔震效果明显。该研究成果可为同类型桥梁的抗震设计提供参考。     

基于FLAC3D的单桩负摩阻力特性研究

利用FLAC3D模拟软土地基中地面堆载对桩侧负摩阻力的影响,分析不同堆载条件及加载次序下桩身轴力、单桩负摩阻力的变化规律.数值模拟结果表明,单桩在桩顶荷载作用下,桩侧负摩阻力随地面堆载等级的增大而增大;在先进行地面堆载时,桩侧负摩阻力则随着桩顶荷载等级的增大而减小.     

圆心角及支座布置对圆弧曲线箱梁桥支座反力的影响

针对目前工程中出现的圆弧曲线箱梁桥支座脱空的现象,文中以福州某大桥立交匝道为工程背景,采用'有限元法分析了不同圆心角和不同支座布置情况下,该曲线连续箱梁桥支座反力的变化规律.结果表明:随着圆心角的增大,端部截面的内侧支座及固定支座布置在端部截面的支座形式最容易出现支座脱空;中间支座全部墩梁固结布置以及纵向约束和横向约束分别设置在不同截面的支座布置最有利.因此考虑圆心角的变化选择有利的支座布置形式可以避免支座脱空现象.     

PC多梁式梁的横向受力非线性分析

为研究破坏全过程中预应力钢筋应力变化、主梁和横隔板裂缝发展及其对荷载横向受力分布的影响,建立PC多梁式梁的计算模型,利用弥散裂缝模型等来描述混凝土的材料非线性性能,根据PC多梁式梁的结构受力机理和受力特点,设计了中载加载和偏载加载工况,并对横向受力性能指标进行相应的计算分析和综合评价.研究表明:建立的PC多梁式梁力学计算模型是正确的,主梁和横隔板开裂顺序与荷载布置方式有关,中载作用下横隔板先于主梁开裂,偏载作用下主梁先于横隔板开裂;横隔板开裂削弱整体横向联系,使主梁协同受力性能减弱,荷载横向分布趋于不利变化;预应力钢筋应力在结构处于弹性阶段增长缓慢,其后应力迅速发展直至屈服.     

桥台对斜交连续梁桥抗震性能的影响研究

以一座三跨连续斜交箱梁桥为背景,应用SAP2000建立全桥有限元模型,采用非线性时程分析方法,研究了纵向地震输入下,桥台及台后填土对不同斜度连续梁桥上部主梁及墩柱内力和位移的影响.结果表明:对于斜交连续梁桥,桥台能够减小主梁惯性力,约束主梁及墩柱的纵向位移,但会增大其横向位移,且斜交角度越大,纵向约束效果越弱,横向位移...     

塔梁分离式悬索桥动力及抗震性能

针对塔梁分离式悬索桥具有塔底不等高及设置地锚索等特点,以矮寨桥为背景,基于9组空间有限元模型从主梁的支承条件、吊跨比以及地锚索的数量三个方面进行桥梁结构模态以及抗震性能分析.结果表明:在动力特性方面,塔梁分离对悬索桥振动模态影响十分微小,而吊跨比的增加会使悬索桥的整体刚度下降,加设地锚索能很大程度提高结构整体刚度;在抗震性能方面,塔梁分离提高了悬索桥横桥向的抗震性能,纵桥向基本无提升,随着吊跨比增大,主梁内力及位移响应减小幅度较大,而主缆和吊索内力几乎无变化,地锚索主要影响纵桥向地震响应,减小主塔位移与内力,降低了主缆与端部吊索的应力响应.     

淇澳大桥独柱式主塔横向受力分析

通过对淇澳大桥独柱式主塔的横向受力分析,发现了在实际工程设计中常常被忽略、数值较小的斜拉索索力的横向水平分力(扶正力)具有提高塔柱横向承载力的作用,因此设计出较小的塔柱横向尺寸及桥面宽度,大大地节省了投资.     

秦巴山区软岩地基桥桩承载性状试验研究

为了研究软岩地基桥桩的荷载传递性状、破坏机理,并获取在该地质条件下更为可靠的桩基计算参数,对秦巴山区软岩地基3根钻孔灌注试桩进行竖向静载试验。结果表明:秦巴山区软岩地基桥桩试桩荷载-沉降曲线呈陡降型,实测竖向极限承载力为20 500 kN,桩的破坏方式为桩身材料强度破坏; 淤泥质亚黏土地层中的碎石起到一定的骨架作用,增强了此地层桩极限侧阻力,发挥极限侧阻力所需的桩-土(岩)相对位移为4～8 mm; 强风化砾岩表现为加工软化型,发挥极限侧阻力所需的桩-土(岩)相对位移为3～8 mm; 中风化砂砾岩表现为明显的加工硬化型,所需的桩岩相对位移大,且桩极限侧阻力的特征点不明显; 淤泥质亚黏土地层桩侧阻力占总荷载的60%～70%,随着桩顶荷载的逐步加大,该地层桩侧阻力所占比例不断下降,而嵌岩段桩侧阻力所占比例逐渐上升,达到55%～65%,嵌岩段桩侧阻力沿桩深的分布曲线表现出非线性的特征; 试桩为端承摩擦桩,桩端阻力约占桩顶荷载的20%左右,且未充分发挥,在上部结构允许的沉降范围内,适当增加桩端的沉降有利于端阻力的发挥; 桩侧阻力先于端阻力发挥,建议单桩承载力设计时分别采用不同的端阻力和侧阻力安全系数。     

混凝土自锚式悬索桥极限承载力影响因素

为了研究各种因素对混凝土自锚式悬索桥极限承载力的影响,采用弹塑性有限元方法,对一座跨径160m混凝土自锚式悬索桥的极限承载力进行了全面分析,研究了不同加载方式、混凝土收缩徐变、主梁和索塔配筋率、吊索安全系数、主缆弹性模量以及锚固端约束条件对桥梁极限承载力的影响.研究结果表明:加载方式、吊索的安全系数和锚固端约束条件对该桥极限承载力影响较大,而混凝土收缩和徐变、主梁和索塔的配筋率、主缆的弹性模量对该桥的弹塑性极限承载力影响较小,但对结构刚度影响较明显.     

基于MOPSO算法的斜拉桥索力优化分析

针对斜拉桥设计和监控计算中合理成桥状态和施工状态索力的确定问题,提出了一种基于MOPSO算法的斜拉桥索力优化方法。该方法在PSO算法的基础上通过增加外部储备集和优化更新策略来适应多目标、多约束的索力优化,较单目标优化方法仅有单一解的局限性,MOPSO算法考虑因素更全面,得到的Pareto最优解集可供决策者根据经验进一步筛选。采用Python编程语言,联合有限元软件编写基于该方法的优化程序,选取主塔、主梁的弯曲应变能之和,主塔成桥后在恒载作用下的纵桥向位移平方和作为目标函数,以施工过程及成桥后结构处于安全状态和索力总体分布均匀作为约束条件。工程算例优化结果表明,该方法能够快速搜寻到Pareto最优解集,并从中筛选出最优解,其结构应力处于安全范围,主塔线形合理,索力总体分布均匀。该方法可应用于斜拉桥成桥和施工阶段索力的确定及梁拱组合体系桥梁吊杆索力的确定。     

多塔斜拉桥交叉索的纵向约束刚度

为明确交叉索对于提高多塔斜拉桥刚度的效果,建立带跨中交叉索多塔斜拉桥的力学模型.选取一个主跨作为隔离体,并将部分交叉索等效为竖向弹簧,研究交叉索的作用机理,推导交叉索对桥塔纵向约束刚度的解析公式.研究表明,当桥塔发生纵桥向位移时,梁段重量在交叉索中重新分配,导致交叉索的索力发生改变,从而产生对桥塔的约束作用.交叉索对桥塔的约束作用取决于交叉索的长度,水平投影长度以及交叉索的轴向刚度.建立三塔四跨有限元模型对解析公式进行验证,有限元结果与公式理论值符合良好,公式可有效估算交叉索的纵向约束刚度.数值分析表明,采用交叉索与增大桥塔或主梁刚度均能有效增大结构刚度,在桥塔及主梁刚度较低时,交叉索对增大结构刚度的效果尤其明显.     

预应力混凝土曲线连续箱梁桥支座布置研究

为避免预应力混凝土曲线连续箱梁桥在预应力、外部荷载作用下发生支座脱空的现象,以某互通匝道桥为典型工程,应用空间有限元法,在不同荷载、不同支座布置形式下,分析曲线箱梁桥的支座反力和位移,探讨合理的支座布置形式。结果表明:中间支座全部是墩梁固结的支座布置形式最不易     

具自复位摩擦阻尼器的桥梁隔震性能研究

目前桥梁隔震技术的应用越来越广泛,但这一技术不可避免地会引起震后桥梁上下部结构之间残余位移过大的问题。为有效降低上部结构的惯性力传递至桥墩,使其具有良好的隔震能力,同时减小上部结构复位时的阻尼,增强其自复位能力,降低震后桥梁的修复费用,提出由一种新型自复位摩擦阻尼器和聚四氟乙烯滑板支座代替传统的隔震支座。该阻尼器当活塞向远离平衡位置方向移动时,具有较为稳定的摩擦力使其具有较好的耗能能力;当活塞向平衡位置方向移动时,不具有摩擦力,减小了摩擦力对复位力的消耗,提高了其自复位能力。采用柔性拉索将此阻尼器与桥梁的上下部结构相连,保证阻尼器只受拉且可实现上部结构相对桥墩的往复运动,形成自复位隔震桥梁体系。为验证该隔震桥梁体系的效果,利用OpenSees建立一座4跨连续梁桥模型,分别配置非隔震桥梁支座、铅芯橡胶支座和自复位摩擦阻尼器与聚四氟乙烯滑板支座联合工作的隔震体系,在横桥向输入地震动记录进行时程分析,考察3种桥梁结构的墩顶位移、墩梁相对位移和桥墩内力。结果表明：在相同地震作用下,自复位隔震桥梁体系相对于非隔震桥梁墩顶位移降低为原来的1/8,墩底剪力和墩底弯矩降为原来的约1/3;与配置铅芯橡胶支座的隔震桥梁体系相比,自复位隔震桥梁体系基本没有墩梁相对残余位移。以上说明提出的自复位摩擦阻尼器及具自复位摩擦阻尼器的桥梁隔震体系有较好的隔震和自复位能力。     

单指标分析在抗震支座参数优化中的应用

建立了大跨度斜拉桥和抗震支座的空间有限元模型,采用时程分析方法计算了铅芯橡胶支座不同参数条件下斜拉桥的地震响应.提出把单指标分析和正交设计方法用于大跨度斜拉桥的抗震支座参数优化.研究表明把单指标分析用于铅芯橡胶支座的参数优化,能够以较小的计算量获得各因素的主次关系及较优水平组合;在斜拉桥铅芯橡胶支座的3个参数中,铅芯直径是主要的控制性因素,橡胶直径是次要因素,而橡胶剪切模量则是影响最小的因素;铅芯能耗散地震产生的能量,减小主梁纵向位移和塔顶位移的同时,又能有效减小塔根弯矩,相比普通弹性连接装置能更加有效的减小斜拉桥地震响应.