大跨预应力砼连续刚构桥的动力特性分析
大跨度连续刚构桥结构分析
刘 玲 吕天青
（ 武汉科技 大 学管理 学院 湖北 武 汉 ４０ ８ ） ３ ０ １
摘 要 ：以 内蒙古沿 黄一 级公路 某座 在 建桥 梁为 工程 背景 ，借助 通 用大型 有 限元 结构分 析程 序 ＭＩ ． Ｄ Ｓ Ｃｖｌ 立 了全桥 空 间模 型 ， Ａ／ｉ 建 ｉ 并进行 了结构动 力计 算和 静 力计 算。 算结 果表 明 ： 计 通过 对动 力特 性 的振 型和 频 率计 算我 们 得 出桥 墩在 纵 向 水平 抗 推 刚度 比较 小 ． 大跨 度 连 续 刚构属 于柔性 结构 ． 在设 计 荷 载 下 的最 大挠 度 值 满足 规 范要 求 ． 并在 施 工 阶段 其 最 大应 力 未超过 材 料 的屈 服 强度 ． 因此其 在 后期 的安 先 的 目 标 出 现
偏 差 ．最 终使 得 合拢 无 法顺 利 完 成 ， 使
成 桥 后 的 内力 和 线 形 发 生 变 化 ． 样 会 这
大 大 的减小 桥梁 的安 全使 用性 能 因此 在 施 工 前 期 对 桥 梁 进 行 结 构 分 析 尤 为
２ 模 型 的 建 立 与动 力 特 性分 析
２ １ 有 限 元 ． 大 路
９５
等 材 料 系 数 可 能 与 工 程 施 工 过 程 中材 料 的实 际系数 存 在差 异 这些 因素 都会
对 参 数 的 准 确 性 造 成 更 多 的 影 响 ． 果 如
不 能 对其 进行 有 针 对性 的调 整和 处理 ．
础直径 ２０ 。总体 布 置见 图 １ 主梁 根 ．ｍ， ，
随着 实 际工 程 中 越 来 越 多 的 大 跨 部 与 跨 中截 面 见 图 ２ 主 墩 截 面 见 图 ３ ． 预 制误 差 、 观测 误 差 、 量误 差 、 测 立模 误
高墩大跨连续刚构的动力特性及抗风分析
高墩大跨连续刚构的动力特性及抗风分析摘要：自改革开放以来，随着我国西部大开发战略的实施，连续刚构以其独特的优势在我国得到了广泛的应用及推广，随着经济发展及人民日益增长的生活需求，连续刚构将朝着桥墩更高，跨径更大的方向发展。
但结构刚度随着墩高及跨径的增大会逐渐减小。
本文依托一大跨高墩连续刚构桥为工程实例，采用有限元软件midas/civil2010建立该桥空间有限元计算模型，分析了各个施工阶段的动力特性，分析得出结构在最大悬臂状态为最不利受力状态。
并在此基础上对结构的受力最不利状态进行结构静阵风抗风分析以及结构颤振分析。
结果可为其它同类型桥梁的设计、计算提供参考。
关键词：高墩大跨径连续刚构自振最大悬臂风荷载中图分类号：u4 文献标识码：a 文章编号：1007-0745（2013）05-0385-021.引言根据相关的资料显示：截止到2011年底，我国的公路总里程达400.68万公里。
其中全国高速公路达8.51万公里，居世界第二位。
随着我国的经济发展和人们日益增长的生活水平的需求，对桥梁结构的跨越能力提出了更高的要求。
高墩大跨径预应力混凝土连续刚构桥跨越能力大、受力合理、结构的整体性较好，造型美观而且施工简单，经济效益高等特点得到了广泛的推广和应用。
尤其是在我国山区沟谷分布众多，地形比较复杂西部地区，该结构深受设计者所青睐[1]。
然而在我国的西部山区地形复杂，地势较为陡峭。
进而该地的连续刚构桥的桥墩的高度较高、跨径较大，使得结构稳定性问题逐渐凸显。
同时西部特殊的地形使的该地区风速、风向以及风的空间分布变的比较复杂。
因此有必要针对结构的动力特性及抗风性能展开分析[2]。
2.结构动力特性分析本文参考某预应力砼连续刚构桥，该结构的最大跨径为140米，最高墩高114米。
结构的主墩及主梁均采用梁单元模拟，本文利用midas/civil2010对结构进行模拟分析，结构在施工过自振频率的变化如下图1。
由上图可知，随结构悬臂长度的伸长，结构的一阶自振频率逐渐减小（减小幅度达43.1%），即结构的刚度逐渐减小。
大跨高墩连续刚构桥施工阶段动力特性分析
能 引 起 桥 梁 结 构 产 生 局 部 疲 劳 损 伤 ，威 胁 造 成 施 工 安 全 ｌ １ ｌ 。 因 此 ，全 面 了解 大 跨 高 墩 桥 梁 施 工 过 程 中其 动 力 特 性 的变 化 就 显 得 尤为 重 要 。 本 文 以 一 典 型 大 跨 高 墩 连 续 刚 构 桥 工 程 设 计 实 例 ，采 用 有 限元 软 件 ＭＩ ＤＡＳ 建 立该 桥 空 间 有 限 元 计 算 模 型 ，详 细 分 析 了各 个施 工 阶 段 的动 力 特 性 ，探 讨 了大 跨 高 墩 连 续 刚 构 桥 施 工 阶段 动 力 特 性 的变 化 规 律 ， 本文 的 研 究 成 果 可 为 同 类 桥 梁提供技术参考 。
桥 桥 墩 横 桥 向尺 寸为 ６ ． ０ ｍ ，单 壁 纵 桥 向尺 寸 为 ２ ． ５ ｍ， 墩高 ３ ２ ． １ ６ ｍ ，桥 墩 承 台下 设 ９ 根 直径 为 １ ． ８ ｍ 的钻 孔 桩 基 础 ， 桥 台为 Ｕ 型 重 力 式 桥 台 ，刚 性 扩 大基 础 。 采 用 ＭＩ ＤＡ Ｓ 有 限元 软 件 建 立 了 以上 方 案 的空 间动 力 计 算 模 型 ，如 图 １所 示 。在 建 立 空 间动 力 计 算 模 型 时 ，主 梁 和 墩 柱 均 采 用 空 问 梁 单 元 模 拟 ，质 量 包 括 所 有桥 面 系 的 质 量 ，
在 施 工 荷 载 、风 荷 载 和 温 度 荷 载 作 用 下 ，可 能 引起 桥 梁 结 构 产 生 局 部疲 劳 损 伤 ，威 胁 造 成 施 工 安 全 ，为 此 ，文 中 以
一
个 施 工 阶段 的 动 力 特 性 ，探 讨 了大 跨 高 墩 连 续 刚构 桥 施 工 阶段 动 力 特 性 的 变 化 规 律 ，文 中 的研 究 成 果 可 为 同类 桥 梁
大跨度连续刚构桥的动力特性分析
大跨度连续刚构桥的动力特性分析欧文春(广西生态工程职业技术学院，广西柳州545000)喃要】以某预应力混凝土连续刚构桥为研究对象，运用大型通用有限元软件A N SY S 建立该桥的空间有限元模型，对其动力栉}生进行计算分析，得到了该桥的自振频率和振型，并与环境振动实测结果进行比较。
得出一些有益结论。
可为抗震、抗风的研究奠定一定的基础。
[关键词]连续刚构桥；自振频率；振型1工程概况某大桥主跨上部构造为三跨预应力混凝土变截面连续刚构，跨径组合为62．05+95+62．05m ，全桥长220．20m 。
边跨与中跨之比为O ．65，主墩与梁固结处梁高5．5m ，边跨直线段与主跨跨中合拢段梁高均为2．6m 。
桥墩采用双肢薄壁墩，平面尺寸为2—1．1x4．1m ，双肢净间距为4．8m ，墩高分别为53m 、40m ，基础均采用嵌岩桩，桥墩及桥台的桩径分别为1B m 、1．5m 。
全桥梁部横断面采用单箱单室箱形截面，箱梁顶面宽为&1m ，底面宽为4．1m ，项部外侧箱梁的挑臂长为2．O r e ，梁底下缘及底板上缘均按二次抛物线变化。
箱梁顶板厚度为020m ，腹板厚度为0．5m ，底板厚度在020m ～0．50m 之间变化。
2有限元模型建立本文采用大型有限元结构分析通用软件A N S Y S 建立该大桥的空间有限元模型。
箱形截面梁和薄壁墩采用bea m l 89梁单元模拟，该单元可根据梁实际截面形状进行用户自定义截面，共自定义截面类型19种；承台和桩基础均分别采用8节点的s ol i d45块体单元和pi pel 6管桩单元模拟；桥面的非结构构件简化为分布质量块，采用m as s 21质量单元，均布于桥主梁单元相应节点上。
该有限元模型中的材料参数按规范取值，共有单元6842个，节点7852个，见图1。
I ～’’j。
图1全轿空『日】有限捌。
3理论计算结果采用子空间迭代法计算该桥的前15阶频率和振型，前4阶频率及振型见表1，振型见图2：表l 频率实*惜与理论计算值(频率单位：H Z)阶数理论计算值脉动法实测值余波实测值叛型1—0．加O 53O ．53横向阶r …-一u-…——…二t t ，：…一--一‘262‘082112横向■阶h ‘‘…’‘……‘‘一～…。
大跨刚构—连续梁桥的全寿命性能监测与分析
2、车辆荷载：车辆在桥梁上行驶时，会对结构产生一定的冲击效应，应考虑 车辆荷载对结构稳定性的影响。
3、风荷载：风荷载对高墩大跨径连续刚构弯桥的稳定性产生较大影响，需对 风载引起的倾翻力矩进行计算和分析。
结论
通过对高墩大跨径连续刚构弯桥的全过程稳定性进行分析，可以得出以下结论：
1、合理的材料选择和结构设计是保证高墩大跨径连续刚构弯桥稳定性的关键 因素。
2、墩身尺寸：墩身的设计应考虑桥梁的整体造型和稳定性，选用合理的截面 形状和尺寸。
3、支座布置：支座是保证桥梁稳定性的重要组成部分，需根据主梁和墩身的 布置，选择合适的支座形式和数量。
稳定性分析
针对高墩大跨径连续刚构弯桥的全过程，应进行以下稳定性分析：
1、施工阶段：在施工过程中，应考虑混凝土收缩、徐变以及预应力对结构稳 定性的影响。同时，对临时支撑体系进行稳定性分析，以避免施工过程中的安 全事故。
大跨刚构—连续梁桥的基本结构由上部结构的刚架和下部结构的连续梁组成。 刚架作为主要承重结构，具有较大的抗弯和抗剪能力；连续梁则具有较好的承 受压力和分布荷载的能力。这种组合结构可以满足大跨度、高荷载的要求，适 应现代交通发展的需要。
为了及时掌握大跨刚构—连续梁桥的性能状况，需要对以下关键性能指标进行 监测：
3、异常检测：通过比较监测数据与历史数据或预设阈值，及时发现异常情况。 当数据超过预设阈值时，发出警报提示，以便采取相应的处理措施。
4、模型拟合：利用数学模型对监测数据进行拟合，以了解结构的实际工作状 态。例如，可以采用有限元分析、神经网络等模型对数据进行拟合，以更准确 地评估结构的性能。
在实际案例中，可以结合具体桥梁工程进行全寿命性能监测与分析。例如，某 地一座大跨刚构—连续梁桥在经过多年的运营后，出现了明显的挠曲变形和应 力异常。通过安装传感器和数据采集系统，对该桥的挠度、应力和应变进行了 长期监测。
大跨度连续刚构桥的动力特性和地震反应分析
Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ Ｄｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ Ｃｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ａ ｎ ｄ Ｓ ｅ ｉ ｓ ｍｉ ｃ Ｒｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｅ ｏ ｆ Ｌｏ ｎ ｇ － ｓ ｐ ａ ｎ Ｃｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕ ｏ ｕ ｓ Ｒｉ ｇ ｉ ｄ Ｆｒ ａ ｍｅ Ｂｒ ｉ ｄ ｇ ｅ
Ｔ ａ ｎ ｇ Ｘ ｉ ａ ｏ ｆ ａ ｎ ｇ ， Ｍａ Ｆ ｅ ｎ ｇ ｊ ｉ ｅ
大 跨度 连续 刚构桥 具有 受 力 明确 合 理 、 跨 越 能力 为钢 筋混 凝 土双薄 壁墩 ， 墩宽 ９ ． ５ Ｉ ｎ ， 薄 壁厚 度 为 ２ ｉ ｎ ，
强、 外 观优 美 等优 点 ， 伴 随着 我 国交 通事 业 的发 展 ， 已 主 墩采 用 承 台 配 ４排 共 １ ２根桩 径 ２ ． ５ ｎ 的钻孔 灌 注 ｉ
１ 工 程 概 况
图 １ 桥梁总体布置图（ １ １ ３ ）
模型 ， 对 该结 构 的动力 特性进 行 了计算 ， 采用 反应谱 法 ２ 计算 模型 与地震 输入 采 用 大 型 有 限元 程 序 建 立 连 续 刚 构 桥 的动 力计 空 间梁 单 元进 行 模 拟 ， 承 台 采用 质 量 单 元 ， 共 划 分 单 特 点进行 了分析研 究 ． 以期为类 似工程 提供相 应参考 。 算模型（ 见图 ２ ） 。 模 型 中主梁 、 薄壁墩 和桩基 础均采 用 某 大 跨 度 桥 梁 为 ３跨 预 应 力 混 凝 土变 截 面连 续 元 ３ ４ ０个 ， 主梁 变截 面线 形根 据 每个 截 面 的形 心轴 确 刚构 体 系 ． 跨径布置为 １ ０ ６ ｍ＋ ２ ０ ０ ｍ＋ １ ０ ６ Ｉ ｌ ｌ ， 采 用 单 定 。模 型边 界条 件 为边 跨端 支 座竖 向约 束 ， 主墩底 嵌
大跨径应力砼连续刚构宽箱梁桥剪力滞效应分析
中图分类号 ： ４ ８ Ｕ ４
文献标识码 ：
预应 力混凝土连续 刚构桥具有较大 的抗 弯刚度和抗扭刚度 ， 各点的剪力滞系数 ， 它即类似于经典定义 中的剪力滞系数 ，同时 受力性能好 ， 跨越 能力大 ， 桥上视野开阔等优点 ， 而被广泛应用的 也 考虑 了空 间结构分析 的特点。按 照剪力滞系数 的定义 ，当＞ｌ
箱粱的剪 力滞进 行分析
３１ ． 有限元分析计算假定 对某高速公路上的一大跨预 应力混凝土连续刚构宽箱梁桥进 行平面 和空间有限 元计算 ，计算假 定如 梁 体为匀 质弹性体
考虑剪切变形所求得的法向应力
， 例哥 琏 尸 舅 丌 ＿ 酬 ｔ ｊ 侍 嚣Ｉ Ｚ Ｊ ａ
（ 即认为梁体材料变形前后处于弹性状态）平面杆系有限元计算 ， 时仍然认为梁体各截面满足平截面假定。
五茸
图２某大跨 度预应 力砼连续 刚构宽 箱梁桥 示意 图
３ 连续刚构宽箱粱剪力滞效应分析 ．
箱粱剪 力滞 效应的理论分 析方法较 多Ｉ ３ Ｉ ｔ ｌ ，如弹性 理论解 ｌ 法、 比拟杆法 、 能量变分法和数值分析法等 ， 而数值分析法 中的 有限单元法是解决 各种复杂工程问题的一种有效方法 。因此 ， 以 上述预应 力砼连续刚构桥为例 ， 利用有限单元法 ， 对连续刚构宽
初等粱理
ｌ
；
・ ）正剪力＇ 浠
图１ 剪力滞理论
１ 剪力滞效应概述 ． 大跨径连续 刚构 在对称纵 向荷载 作用下 ， １截面将产生 纵向 翘曲位移， 并且顶底板横向不同位置产生纵向位移差。由于上 卜 翼缘的剪切变形导致对称荷载弯 曲引起的法向应力呈非均匀分布 状态 ，即剪 力滞后现象。如果翼缘与腹板处的正应 力大于 初等梁 理论计算的理论值， 称之为正剪力滞，如果翼缘与腹板处的正应 力小于初等梁理论 计算 的理沦值 ，称之 为负剪力滞 ，如 图ｌ 。因 此住设置预应力筋时应该考虑 由剪力滞引起的法 向应力的不均匀 性， 否则按等问距等预应 力布置力筋 ，可能造成在应 力分布最大 处预加 力不够 ， 导致混凝 土开裂 。为 ， 】 方便地描 述箱形梁 的剪 力滞效应 ， 引进剪 力滞 系数的概念隋限 ００４ ． １
大跨度预应力混凝土连续刚构桥施工阶段内力分析及其修正
大跨度预应力混凝土连续刚构桥施工阶段内力分析及其修正作者：徐亚飞周建庭唐杰陈增顺来源：《城市建设理论研究》2013年第07期摘要：这对施工监控中应变的测试值通常与理论差别较大这一现象，本文系统的分析了收缩徐变及温度对所测应变的影响，总结了大跨度连续刚构施工阶段内力变化规律，并对应力应变合理修正，在某特大桥应力应变修正中得到了满意的结果。
关键词：施工监控；应力测试；收缩徐变；温度；修正中图分类号：TU528.571文献标识码： A 文章编号：0引言施工控制中线形的控制是非常直观的，当发现施工问题，可以及时发现，但内力的监测一般比较抽象，并且影响因素较多，如果所测数据误差较大，就很难知道桥梁的实际受力状态，那么所测数据就没用太大的实际意义。
因此分析影响所测应变产生误差的原因，并将其修正，使计算出的应力能够较准确的反映结构实际受力状态是有非常大的现实意义。
1、应变误差分析收缩是在混凝土凝结和硬化的物理化学过程中体积随时间推移而减小的现象。
徐变是指在固定应力或荷载作用下，应变随时间的增长而继续不断发展的一种现象，它的发展规律与加载历史密切相关。
连续刚构桥是悬臂分段浇筑，这样主梁是在变应力（混凝土浇筑、张拉钢筋使得主梁应力不断变化）作用下而逐段浇筑。
在混凝土浇筑后顶板的初始应力减小，底板增大，而在张拉钢束后则相反。
由于是分段施工，且各阶段的龄期比较长，压应力是在波动中增加，因此各阶段的收缩徐变是不连续的。
主梁温度变化可分为两部分，一是因季节变化而引起的主梁温度整体升降，二是因日照导致的局部温差。
在实际监控过程中，可以选择清晨箱体温度较稳定时间测应变，可以减小截面内温差自约束力，但传感器安装时的那个温度为起始值，以后的温度变化都会产生自身的伸长与缩短，因此季节温度变化引起的箱体整体升降温是不可以避免的，在应变测试中应该扣除。
2、应变的修正方法2.1收缩徐变应变的修正混凝土收缩徐变模式和计算方法很多，国内外常用的模式主要有：CEB-FIP模式，BP-2模式以及ACI-209模式等。
大跨度连续刚构桥静动力特性的长期监测
（ ２ ） ２ ０ ０ ８年 ８月 ： 右幅桥箱 外梁 底共 出现 ３ ６条纵 向裂缝 ， 缝
宽Ｏ ． ０ ６ ０ ． １ ６ ａｍ， ｒ 主桥 箱内无明显病害； 左幅桥梁底共 出现 １ ３条
纵 向裂缝， 缝宽 ０ ． ０ ８ ０ ． １ ８ ａ ｒ ｍ， 主桥箱 内无 明显病害 。 主桥 的最大
纵 向裂缝宽度小于预应力混凝土梁的裂缝限值 ０ ． ２ ０ ｍｍ Ｉ ￣ 。
（ ３ ） ２ ０ １ １ 年 ４月外观检查发现右幅有纵 向裂缝 １ ０ ２条， 总长
１ ３ ８ ． ８ ｍ， 主 要 分 布 在 第 ６跨 梁 底 ， 其 中缝 宽 超 过 ０ ． １ ６ ｍ ｍ 的有 ３ ２
条， 箱内 １ 条斜 向裂缝 ， 长 １ ． ４ ｍ； 左幅有 ２条斜 向裂缝 ， 总长 ３ ｍ， ６ １ 条纵 向裂缝 ，主要分布在第 ６ ． ７跨箱梁梁 底 ，其 中缝 宽超过 ０ ． １ ６ ｍ ｍ 的有 ５条 。主桥 的最大纵 向裂缝宽度也小于预应力混凝
好 ，型钢 无扭 曲变 形等 现象，伸缩缝 内均有泥砂 等杂物堵塞现
象。③桥 面铺 装： 该桥桥面铺装层整体 完好 ， 无 开裂、 坑槽 、 龟裂 作 者简 介： 张聿盛 （ １ ９ ６ ９ 一 ） ， 男， 本科 ， 工程师 ， 主要从事 高速 公路
等缺 陷 。 养护工作 。
３ ． ２ 主梁 裂缝分 析
ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｌ ｅ ｕ ｖ ｅ ｎ ， １ ９ ９ ９．
［ ４ ］ 宗周红 ， Ｂ ｉ ｊ ａ ｙ ａ Ｊ ａ ｉ ｓ ｈ ｉ ， 林友勤 ， 等． 西 宁￣ Ｌ ） Ｉ Ｉ 河钢 管混凝 土拱桥的理论和
①支座 ： 左幅引桥发现 １ 个支座偏压 ， ９个支座橡胶体裂纹 。 实验模态分析 铁道学报 ， ２ ０ ０ ３ ， ２ ５ （ ４ ） ： ８ ９ ～ ９ ６ ． ２个支座上下钢板锈蚀 。 ②伸缩缝 ： 左、 右幅伸 缩缝锚 固混凝土完 ［ ５ ］ Ｊ Ｔ Ｇ ／ Ｔ Ｊ ２ １ — ２ ０ １ １ ． 公路桥梁承载能力检测评 定规程［ ｓ ］ ．
大跨度铁路连续刚构桥动力特性分析
摘要 ： 以某铁路 （ ７ ２＋１ ２ ８＋ ７ ２ ） Ｉ ｎ大跨 度 连 续 刚构 桥 为 研 究 对 象 ， 采 用 脉 动 法 测 试 桥 梁 结 构 的 自振 频
率、 振 型及 阻尼 比 ， 利 用测试 列 车的荷载 试验及 空间有 限元分析 来研 究桥 梁的动 载特性 ， 包括 冲击 系数 、 振 幅、 动应 变、 动扰度 和加速 度等 。经 实测值 与计 算值 、 实测值 与相应 规程要 求 对比 ， 得 出该桥跨 结构频
散， 主梁 采用 三维板 单元进行 模 拟 ， 双 壁墩之 间 的横 向
联 系采 用板 单 元模 拟 。计 算 中 预 应 力 采 用 杆 单 元 模
２ ０ １ ３年 第 １ １ 期
金 勇 ： 大 跨 度 铁 路 连 续 刚 构桥 动 力 特 性 分 析
某连续刚构桥动态特性分析
华
中 科 技 大 学 学 报 （ 市科学版 ） 城 Ｊ ｆ Ｕ Ｔ ＵｂｎＳｉｎｅＥ ｉｏ ） ．ｏ Ｓ ．（ ｒａ ｃｅｃ ｄｔ ｎ Ｈ ｉ
Ｖ０ ． ． １ ２７ Ｎｏ ２
Ｊ ｎ２ ０ ｕ ．０１
某 连 续 刚 构 桥 动 态 特 性 分 析
・
７ ２
华
中
科
技
大
学
学
报（ 城市科学版 ）
２１ ００年
和预应 力 力筋 的作用 一起考 虑 。钢束 预应 力 的模
模 型上有 三 种 处 理 方 法 Ｊ 即 实 体 切 分 法 ， 点 ， 节
拟可 以采用 初 应 变 法 或 降 温 法 － 。 降 温 法 就是 ６ ］
耦合 法 和约束 方程 ， 这三 种方 法各有 优缺点 ， 虑 考 到 刚构桥 的预 应 力 钢筋 都 为 曲线 ， 采用 实 体 切 分 法工 作量 太大 ， 终 选 择 了能 方 便处 理 大 量 复 杂 最 力筋 的节 点耦 合法 。文 献 ［ ］ 出 了该方 法 的 基 ６给 本步 骤 ， 此 不再详 述 。本文 采用节 点耦合 法 ， 在 即
为 同类 桥梁 动力 分 析及 设计 复 合 提供参 考 。
１ 工 程 概 况
某连 续 刚构 桥 为 长 江 大 桥 引 桥 的一 段 ， 构 结 体 系采用 大跨 径 预 应 力 连 续 刚构 箱 梁 ， 跨 布 置 桥 为 ５ ８ｉ ｎ＋９ ｌ ８ｍ， 总长 ２ ６ １， 向 六 车 ０ ｎ ＋５ 梁 ０ Ｉ双 Ｔ 道 ， 面 全 宽 １ ． ｎ 桥 ３ ５ ｉ。桩 基 采 用 水 下 Ｃ ５混 凝 ２
关键词 ： 连续刚 构桥 ； 动 态特性 ； 有 限元法
大跨径预应力混凝土连续刚构桥浅谈
目录第一章绪论 (1)§1.1 预应力混凝土连续刚构桥发展概况 (1)§1.2 PC连续刚构桥设计参数优化的目的和意义 (6)§1.3 主要研究内容 (7)第二章工程结构优化基础 (8)§2.1 概述 (8)§2.2 优化分析原理与方法 (9)§2.3 本章小结 (13)第三章PC连续刚构桥双薄壁墩设计参数优化 (14)§3.1 数值分析 (14)§3.2 参数优化分析 (26)§3.3 比较分析 (37)§3.4 本章小结 (38)第四章箱梁优化分析 (39)§4.1 箱梁截面概述 (39)§4.2 箱梁细部优化分析 (42)§4.2 箱梁高度优化分析 (43)§4.3 本章小结 (51)第五章PC连续刚构经济分孔 (52)§5.1 既有PC连续刚构桥孔跨比分析 (52)§5.2 经济分孔分析 (54)§5.3 本章小结 (55)第六章连续刚构桥预应力优化设计 (56)§6.1 概述 (56)§6.2 预应力优化设计 (56)§6.3 算例分析 (62)§6.4 本章小结 (64)第七章结论与讨论 (65)§7.1 主要结论 (65)§7.2 讨论 (65)参考文献 (66)致谢 (68)第一章绪论§1.1 预应力混凝土连续刚构桥发展概况一、概述随着国民经济及现代化交通运输事业的快速发展，大跨度桥梁日益增多。
大跨径预应力连续刚构桥正适应了桥梁建设的需要。
预应力混凝土连续刚构桥在体系上属于连续梁桥。
连续梁桥是一种古老的结构体系，它具有变形小，结构刚度好，行车平顺舒适，伸缩缝少，养护简单，抗震能力强等优点。
但由于施工方法限制，50年前的连续梁跨径均在百米以下，随着悬臂、悬拼等施工方法的出现，产生了T型刚构。
大跨度高墩连续刚构桥应力特性分析
分析。 为了保证桥梁 的结构受力安全， 有必要对己设 计好的结构进行空间分析 ， 建立三维有限元模型 ， 综 合考虑结构 自 重、 预应力束等空间效应进行计算分
２ 空间分析模 型建立 与单元 划分
根 据该桥 桥 幅较 宽 的特 点对 主桥进行 了三 维有 限元 模 拟 ， 采 用 通 用 有 限 元程 序 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ ， 建 立 该 连 续 刚构桥 的三 维 空 间模 型 。在 进行 有 限元 离 散 时 ， 主梁采 用板 单元 （ Ｓ Ｈ Ｅ Ｌ ｌ ＿ ． ６ ３ ） 来模 拟 ， 预 应 力 筋 采 用 杆单元 （ Ｌ Ｉ Ｎ Ｋ１ ０ ） ， 为 了真实模 拟 三个方 向的预 应 力
２ ） 理想的理论模型和实际 的空间结构有 出入 ， 因而 存在 模型 的误 差 ， 当这 种抽 象 的模 型 误 差达 到
一
定 的程 度 ， 便 有 可 能造 成 内 力计 算 和 受 力 特性 的 ３ ） 内力增 大系 数 的合 理性 ， 在 很 大 程 度 上 取决
低估 ， 甚 至 出现严 重 的设计 缺 陷 ；
于设计工程师的经验和直觉判断， 有 时带有很大 的 盲 目性 ， 特别是对于大跨度连续刚构桥 ， 箱梁横截面 的空间特性非常复杂 ， 其空间效应非常显著 ， 上述 的
经 典理 论 由于 引入 较 多 的假 定 ， 均 无 法 准确 的进 行
钢筋 ， 模型中对三个方 向的预应力筋采用和板单元
预 应力 混凝 土 刚构 桥 具 有外 形 美 观 ， 结 构 尺 寸 小， 桥 下净 空大 ， 桥 面行 车 平 顺等 特 点 ， 近年 来 较 多
大跨径预应力混凝土连续刚构桥施工技术分析
大跨径预应力混凝土连续刚构桥施工技术分析摘要：大跨径预应力混凝土连续刚构桥是桥梁施工的关键节点，直接影响桥梁结构的施工质量。
本文以实际工程为背景，对大跨径预应力混凝土连续刚构桥的施工技术进行分析，包括桥墩基础与系梁及拱肋的施工等，并提出了具体技术措施。
关键词：大跨径；预应力混凝土；连续刚构桥；施工技术大跨径连续刚构桥施工技术是近年来桥梁工程领域的研究热点，本文主要针对大跨径预应力混凝土连续刚构桥施工中存在的问题进行分析，以某公路工程为例，结合实际项目对大跨径预应力混凝土连续刚构桥施工技术进行研究和应用，旨在为今后类似工程提供参考。
一、大跨径预应力混凝土连续刚构桥的施工特点采用现场浇注法进行大跨度预应力连续刚构桥的施工，是一种十分经济的方法。
在混凝土搅拌时，应注意温度、油石比和物料级配。
按照合理的、科学的方式来完成每一步。
再采用电子称重仪来控制油石比，将每一种物料分类称重。
分级控制采用二级控制，第一阶段监测各冷库的出料口和输送带的速度，然后通过输送带和升降机进行筛选，最后由振动筛进行筛分；筛网的选型也很关键，筛的大小不宜过大或过小，应与规格要求的筛网大小大致相符。
随着技术的进步，混合机的种类也越来越多，能够根据网络和操作间的指示进行合理的调节。
二、工程概况某桥位于某市，采用单跨预应力混凝土连续刚构式。
该桥梁结构主要由主跨为180m的3×40m预应力混凝土连续刚构桥、桥面系、附属工程组成，主跨为180m。
主要建设内容包括：（1）主墩墩柱结构与引桥T梁结构，其中，主墩墩柱基础采用C50现浇厚桩基础；（2）桥台部分设置在墩顶（包括桥塔）下方。
（3）引桥部分：上部结构采用连续刚构式，预应力混凝土连续刚构桥梁，下部结构采用现浇桩基础，上部桥梁采用钢管桩+预应力混凝土连续刚构桥梁。
三、主桥结构方案该桥采用（62+1×80+62）m连续刚构+3×30m连续刚构，其中主跨径为64米，采用钢筋混凝土箱梁结构。
大跨径预应力混凝土连续刚构桥的现状和发展趋势
大跨径预应力混凝土连续刚构桥的现状和发展趋势摘要：在路桥工程中，大跨径预应力混凝土连续刚构桥的应用十分得广泛，因为它有很多方面的优点，大跨径预应力混凝土连续刚构桥的表面平整光滑，没有缝隙，当大型车辆经过时引起的震动非常小，有车辆经过时造成的噪声很低，不会对桥体附近的居民造成影响，而且大跨径预应力混凝土连续刚构桥的养护工作十分简单便捷。
基于这些实际建筑过程中凸显出来的优点，大跨径预应力混凝土连续刚构桥十分适合于使用分期修建的方式进行建造，因此大跨径预应力混凝土连续刚构桥是我国桥梁的重要结构形式。
本文对大跨径预应力混凝土连续刚构桥的现状和发展趋势进行探讨和正确的分析。
判断未来的发展趋势是预应力混凝土领域重要的课题之一。
关键字：大跨径预应力；混凝土；连续刚构桥；现状；发展趋势一、大跨径预应力混凝土连续刚构桥的现状（1）大跨径预应力混凝土连续刚构桥的发展十九世纪六七十年代，德国建造了一条横跨两百多米的地本道夫桥，这座桥梁使用了悬臂施工方法的优势并且取得了巨大的成功。
这座桥梁在桥梁结构上充分发挥了开拓创新的意识。
这次桥梁建筑成功之后，在桥梁建筑业逐渐形成了墩和上部的连续粱崮结组合形成带铰的连续钢构体系。
之后在十九世纪八九十年代，澳大利亚人又修建了横跨两百六十多米的门道桥，此次桥梁建筑完美继承了地本道夫桥的建造成果，在使用连续钢构体系的基础上进一步将这种桥梁修建体系和桥梁修建理念发扬光大，使得大跨径预应力混凝土连续刚构桥的优势得到了十足的体现。
而我国开始修建混凝土梁桥的时间较晚，相较于欧洲大概晚了几十年的时间，之后在五十多年的时间里取得了巨大的进步，如今我国在预应力的混凝上桥梁设计、试验研究、结构分析、施工工艺、工艺设备等方面都已经取得了举世瞩目的的成就。
我国在一九九七年所建造的虎门人桥副航道桥牛共计两百七十多米，这座桥梁建筑将连续刚构桥的跨越能力体现到了极致。
（2）大跨径预应力混凝土连续刚构桥的施工准备1.首先施工人员需要注意的就是要对大跨径预应力混凝土连续刚构桥的相关设计图纸、招标文件以及有关于这段工程的合同规定进行详细得了解和分析，提炼出其中的要点，在之后的工程中要对这些要点赋予充分的关注。
大跨度连续刚构桥有限元建模与动力特性分析
图 １ 全 桥 空 间 有 限 元模 型
预应 力混凝 土连续 刚构箱 梁 ， 采用双 肢薄 壁桥墩 ， 高介 于 墩
２ ３ ０— ５ｍ之间 ， 桥面宽度 ２ ． ｍ， ５ ５ 分为 上下行两 幅桥梁 ， 桥基 采用冲孔灌注桩。大桥工程按 照一级公 路桥梁 标准设计 ， 设
（） １ 地基土水平分 层 ， 考虑 土层 的倾 斜 ， 不 土介 质为线 弹 性 的连续介质 ； ’ （） ２ 在给定的单元 内 ， 定地 基反力 系数 为常数 ， 假 由加权 平均法得到该段土 的平均地基反力系数 ， 为简化计算 ， 假定弹 簧系数为常数 ， 不考 虑土层的非线性反应 ； （） ３ 由于本文桩尖嵌 入花 岗岩 深不小 于 ４ ０ 可 以认 为 ． ｍ，
振动问题的关键所在。本文以某跨 江预应力混凝 土连续 刚构 桥为例 ， 通过对其有 限元建模及动力特性分析 ， 出一些有 意 得 义结论 ， 可供 同类桥梁结构有 限元动力建模参考 。 ２空间有 限元模型建立
２ １工 程 概 况 ．
某跨江大桥主桥长 ４ ２ 为（ ６＋ ９ ｍ， ６ ３×１０＋ ６ ｍ计 ５孔 ２ ６）
维普资讯
１ ６
福建建设科技 ２０． ｏ５ ０６Ｎ ．
■建 筑结构
大跨度连 续刚构桥有限元建模与动力特性分析
张文 耀 （ 建省 建筑科 学 研究 院 福
［ 提
福州
３０ ２ ） ５０ ５
要 】 本文采用有限元软件 Ａ Ｓ Ｓ建立某大跨 连续刚构桥 有限元模 型 ， ＮＹ 通过该模 型的模 态分析 结果和 实桥 的环境振
用户 自定义截面 ， 自定 义截面类 型 １ ； 台和桩基 础均 共 ９种 承
桩尖 的位移为零 ， 把桩尖设 为固端 。 从而建 立如 图 ２所示 的简 化模 型 Ｊ ， 桩 一土系统 离 把 Ｊ 散为质弹阻模型 ， 和桩 的相互 作用根 据土的分层 用一 系列 土
大跨径连续刚构桥施工过程力学性能分析的开题报告
大跨径连续刚构桥施工过程力学性能分析的开题报告题目：大跨径连续刚构桥施工过程力学性能分析一、选题的背景和意义大跨径连续刚构桥是近年来国内外桥梁建设的一个重要领域。
这种桥梁结构具有结构简单、施工方便、经济实用等优点，同时也存在一定的技术难点和施工风险。
因此，对大跨径连续刚构桥施工过程的力学性能进行分析研究，对于提高大跨径连续刚构桥的施工质量和安全性具有重要的理论和实践意义。
二、选题的研究内容大跨径连续刚构桥施工过程中，桥梁系统受到的荷载和外力条件都发生了变化，需要对其力学性能进行分析研究。
本文将从以下两个方面进行研究：1. 大跨径连续刚构桥施工过程中的力学模型建立大跨径连续刚构桥施工过程的力学模型，包括桥梁结构、施工工艺和材料特性等方面。
通过有限元方法对模型进行计算和分析，得到桥梁结构在不同施工阶段的变形和内力等力学参数。
2. 大跨径连续刚构桥施工过程中的力学性能分析根据所建立的力学模型，通过数学方法对桥梁系统在不同的施工阶段进行力学性能分析，包括变形特性、内力分布、承载能力等方面。
分析结果可以供施工过程中的质量控制和安全监测使用。
三、选题的预期目标和意义本研究的目标是通过分析大跨径连续刚构桥施工过程中的力学性能，提出一种优化的施工方案，以确保桥梁施工的顺利进行和安全性能的保证。
同时，本研究还可以为后续的大跨径连续刚构桥施工提供一定的参考和借鉴。
总之，大跨径连续刚构桥施工过程的力学性能分析是一个重要的课题，通过深入研究并提出优化施工方案，可以有效提高大跨径连续刚构桥施工质量和安全性，有着重要的理论和实践意义。
大跨预应力混凝土连续刚构桥优点及施工控制
大跨预应力混凝土连续刚构桥优点及施工控制1. 引言大跨预应力混凝土连续刚构桥是一种常用的桥梁结构，具有许多优点。
本文将详细介绍这些优点，并探讨在施工过程中的控制措施。
2. 优点2.1 跨度大大跨预应力混凝土连续刚构桥可以实现跨度较大的设计，能够满足交通运输需求。
其采用预应力技术，通过张拉钢束使混凝土产生压应力，从而提高了桥梁的承载能力和抗震性能。
因此，该结构适用于需要越过宽河谷、山谷或其他障碍物的场合。
2.2 结构稳定大跨预应力混凝土连续刚构桥采用连续梁结构，具有良好的整体性和稳定性。
相比于传统的独立墩式桥梁，该结构无需设置多个墩柱，减少了阻碍水流和航道交通的障碍物。
同时，在地震等自然灾害中，连续梁结构能够通过桥墩间的相互作用分散和吸收地震力，提高了桥梁的抗震性能。
2.3 施工周期短大跨预应力混凝土连续刚构桥采用工厂预制和现场拼装的方式进行施工，可以大大缩短施工周期。
在工厂预制阶段，混凝土梁段可以根据设计要求进行加固和预应力处理。
而在现场拼装阶段，吊装机械可以将预制好的混凝土梁段安装到位，通过张拉钢束进行连接。
这种施工方式不仅提高了施工效率，还降低了对周边环境的影响。
2.4 维护成本低大跨预应力混凝土连续刚构桥采用优质材料和先进技术进行建造，具有较长的使用寿命和可靠性。
由于其结构稳定且无需设置多个墩柱，减少了维护成本。
此外，该结构采用预应力技术使桥梁具有良好的耐久性和抗裂性能，在使用过程中减少了维修和维护的频率和费用。
3. 施工控制3.1 前期准备在施工前，需要进行详细的设计和计算。
包括桥梁的结构形式、跨度、荷载要求等。
同时，还需要对施工过程进行全面的规划和安全评估。
3.2 材料选择与加工在大跨预应力混凝土连续刚构桥的施工中，需要选择高强度混凝土和优质钢材作为基本材料。
这些材料应具有良好的耐久性、抗裂性能和可靠性。
此外，还需要对混凝土梁段进行预制加工，确保其质量和尺寸符合设计要求。
3.3 施工过程控制在施工过程中，需要严格控制各个环节。
大跨度连续刚构桥的弹塑性动力时程分析
大 跨 度 连 续 刚构 桥 的弹 塑 性 动 力 时程 分析
刘 大 明 刘 文 浩
摘 要： 采用刚度 退化三线性模 型对 某大跨度连续 刚构桥 实体工程进行 了弹塑性动力 时程分析 ， 确定 了桥墩塑性铰对结 构抗震性 能的影响 ， 算例分 析结果可为同类桥 梁工程 的抗震设计提供指 导。 关键词 ： 连续刚构桥 ， 刚度退化 三线性模型 ， 弹塑性动力时程分析
２ １ 刚度 退 化 三 线 性 模 型 ．
图 １ 刚 度 退化 三线 性 模 型
１三折线的第一段 表示线 弹性 阶段 ， 阶段 刚度 为 ｋ ， １ ） 此 １点
此 该模型 的主要特点是 ： 用三段 折线 代 表正 、 向加载恢 复力 为开裂点 。第二 段折 线表 示 开裂 至屈 服 的阶段 ， 阶段 刚度 为 反 其 ３ 骨架 曲线 ， 并考虑钢筋混凝土结构 或构 件的刚度退化性质 （ 如图 １ 志 ， ２ ２点 为屈 服点 。屈 服后则 由第 三段 折线 代表 ， 刚度 为 愚 。 ２ 若在开裂至屈服 阶段卸载 ， ） 则卸载刚度取 ｋ 。若 屈服后 卸载 ， ｌ 所 示 ） 。
７ 钢 绞线 张拉 ／ 浆施工技 术要 点 压
钢绞线张拉前 ， 采用气泵冲孔 检查 ， 检查出有孔道不通 ， 漏浆 五束偏 平管钢绞线安装施 工 比较 困难 ， 经过多 次试验 总结 ， 圆管 堵塞 的波纹管 ， 采用一 端奇偶 单 向张 拉法 ， 孔道 畅通 的波 纹管采 采用 同时并进法 ， 偏平波纹管采用错位 法及 同时并进 法相结合 的 用两端同时张拉法 ， 由于采用 以上方法解决 了漏浆 堵塞波纹管 的
中 图分 类 号 ： ４ ８ ２ Ｕ ４ ．３ 文献标识码 ： Ａ
声‘
１ 概 述
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收稿日期 ! ! $ $ # ; < ! ; $ !" ! $ $ " ; $ # ; < % ! 修订日期 ! 福建省科技攻关重点项目 # $ " 福建省自然科学基金重点项目 # $ ! $ $ # * $ ! = > $ ! < $ $ $ = !! 基金项目 ! 宗周红 # ! 男! 副教授 ! 博士 ! 主要从事组合结构抗震 % 桥梁损伤诊断与状态评估技术的研究与应用 7 < ? % % ;$ !! 作者简介 !
图 !! 全桥测点布置
万方数据
图#
现场传感器布置
< $ $
"卷 !!!!!! 地 ! 震 ! 工 ! 程 ! 与 ! 工 ! 程 ! 振 ! 动 !!!!!!!!!!!!!!!!!
图 "! 跨中测点加速度时程记录
9 ! 三维有限元模型
!" 依据施工图纸 $ 的空间有限元模型 % 在空 C E C# 建立后渚大桥 # !! 借助大型有限元结构分析通用软件 ’. 间分析模型中 # 见图 B $ & 箱形梁顶板 ’ 底板 ’ 腹板及横隔板均采用板壳元 # 模拟 & 对每个 薄壁墩 根据 惯 W H N 6 6 % #$
! " # $ & ’ &( )* " # + ’ ,, # . # , / 0 . ’ & / ’ , &( )# $ # . 0 2 & # " % % 1 3 . 0 & / . 0 & & 0 *, ( " , . 0 / 0, ( " / ’ " 4 ( 4 & . ’ ’ *) . # + 05 . ’ * 0 3 1 1
大跨度预应力混凝土连续刚构桥的动力特性分析 # 期 !!!!!!!!!!!! 宗周红等 *
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# A$ 输入的单模态识别法 ! " ! 频域 " 等% 这些方法各 有 千 秋 % 在 实 用 中 可 以 相 互 补 充 和 校 核&在 本 文 中% C 1 4 > 0
峰值法和随机子空间法是由基于 _’) 单模态识别法是 I ’ 3 平台开发的 模态 分析软件 _’ L & L 来 实现 的 % 系统识别软件 ! 北京东方振动与噪 声 技 术 研 究 所 开 发 的 与 采 集 系 统 相 配 套 " 来 实 现 的& 图 % 由1 ’ C D 0 .2 为峰值法 ! 的平均正则化了的 功 率 谱 密 度 ! 曲 线% 拾 取 曲 线 峰 值 即 可 得 到 结 构 频 率% 由此可知 D D" ’. D C 1 C" 峰值的选取比较主观 % 难以得到比较准确的振型 & 图 = 为单模态识别法 ! " 利用 参考点 建立传 递函 数 C 1 4 > 0 的横向振动频率响应函数谱 ’ 图A " % 帮助人们比较准确地确定系统模态 % 避免了模 C C 0方法可以获得稳定图 ! 可见三种方法识 态选择上的盲目性和随意性 & 表 < 给出了三种识别方法 得到 的频率及模 型计 算 值 的 比 较 % 别的结果比较吻合 % 且均大于有限元计算结果 % 表明成桥整体刚度不低于设计期望值 & 图 ? 给出了由随机子 空间法识别的竖向 " 阶和纵桥向 < 阶的振型与有限元模型计算的振型的比较 % 振型也比较吻合 &
大跨度预应力混凝土连续刚构桥的动力特性分析
宗周红 ! 赖苍林 ! 林友勤 ! 任伟新
# 福州大学 土木建筑工程学院 ! 福建 福州 # $ B $ $ $ !
摘要 ! 介绍了福建泉州后渚大桥 & & & 大跨度预应力混凝土连续刚构桥的现场环境振动实验 ! 并利用频 $ % 峰值法 # 和时域中的随机子空间识别法 # $ 分别进行桥梁动力特 域中的单模态识别法 # C 1 4 > 0 D D$ C C 0 性识别 ’ 利用 ’. 基于参数分析和环境振 C E C 建立了全桥三维有限元模 型 并 进 行 了 理 论 模 态 分 析 ! 动测试结果对有限元模型进行了标定 ! 建立了该桥的基准有限元模型 ! 该模型可服务于桥梁长期健康 监测与状态评估 ’ 关键词 ! 预应力连续刚构桥 " 环境振动 " 动力特性 " 模态分析 中图分类号 ! D # < B7 ? % !!! 文献标识码 ! ’
! # <" ! 8 ! 环境振动试验 图 <! 泉州后渚大桥主桥
和中国地震局工 .2 # $ %智能信号自动采集系统" # !通道# !! 试验采用北京东方振动与噪 声 技 术 研 究 所 0 程力学研究所 ? 横桥向测 点 % " < @ 3 型伺服脉动加速度传感器 ! 全桥上下游两侧共布置竖向测点 % %个& %个$ 纵桥向测点沿桥面中心线布置 $ 共< 如 图 !$ 图 # 所 示! 竖 向 与 横 向 测 试 共 分 % 个 测 站 进 行 测 试$ ! 个测 点 $ 纵向分为两个测站 ’ 每测站为 < 竖向与横向最后一个测站及纵向测站只有 % 个点 # 并分别共用一个 ! 个测点 " 参考点 ! 采样频率为 " $ 滤波 " $ 采样时间为 % $ * X $ * X $ \ K :! 主跨跨中测点三个方向的加速度时程记录见图 "!
图 B! 空间有限元模型
图 %! 平均正则化的功率谱密度 # 竖向 $
: ! 模态识别与比较
"" 由不同的研究者 提 出 了 一 些 环 境 振 动 的 系 统 识 别 方 法 ! & 如基于功率谱密度的峰值法# # 频 D D$ !! 目前 & ! ! ! B" %" =" 域$ ’ 基于离散时间数据的 时域 $ ’ 随机子 空间法 # $ # 时域 $ 以及 将 环 境 激 励 作 为 假 想 ’( ’_ 模型 # C C 0 万方数据