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***大桥高墩计算分析报告一、工程概况本桥平面位于直线上，桥面横坡为双向2%，纵断面纵坡1.6%。
原桥设计左幅中心桩号为K64+375.850，共2联 (3-40)+(3-40)m；右幅中心桩号为K64+355.650，共2联 (3-40)+(4-40)m。
上部结构采用预应力砼(后张)T梁，先简支后连续。
下部结构0、6(左幅)、7(右幅)号桥台采用U台接桩基，0（右幅）号桥台采用U台接扩大基础，2、3、4(左幅)、3、4、5(右幅)号桥墩采用空心墩接桩基，其余桥墩采用柱式墩接桩基础。
由于施工过程中，施工单位将2、3、4(左幅)、3、4、5(右幅)号桥墩改为圆柱墩接桩基础，且桩基础已于2011年5月终孔。
本次对其高墩进行计算分析。
主要分析结论：1、墩顶纵桥向有约束时，失稳安全系数γ=10.91，墩身稳定性安全。
2、墩顶纵桥向无约束时，失稳安全系数γ=4.29，安全系数偏小。
本次分析报告提出以下两个方案：方案一：将现有变更D=2.3m圆柱式墩改为2.3*2.3m方柱式墩，以桩帽相接，失稳安全系数γ=6.97，安全性得到提高。
方案二：对本桥进行重新分联，左幅分为三联：40+（4*40）+40m，右幅分为三联：2*40+（4*40）+40m，将高墩全部固结，以达到稳定性要求。
从安全性方面考虑，本次分析推荐方案二。
3、施工阶段、使用阶段桥梁墩柱结构验算安全。
4、施工阶段裸墩状态受到顺桥向风荷载对墩身最不利。
建议在施工过程中对墩顶施加水平方向的约束(具体的操作措施可在墩顶设置浪风索，防止墩身在风荷载作用下发生过大的位移)保证墩身的结构安全。
5、根据原桥桥型图3号墩中风化板岩顶部高程236.12，而设计变更文件左幅3号墩墩底高程235.2，左幅4号墩墩底高程237.5，右幅5号墩墩底高程238等，设计为嵌岩桩，请注意桩底高程的控制。
6、本次分析墩身砼按C40考虑，请注意修改相关变更图纸。
以下将对本桥高墩稳定以及结构安全性做详细分析：二、高墩屈曲安全性分析原桥设计左幅中心桩号为K64+375.850，共2联 (3-40)+(3-40)m，上部结构采用预应力砼(后张)T梁，先简支后连续。
高墩大跨长联连续刚构桥设计分析摘要：黑峪口黄河特大桥主桥为（71+5×128+71）m七跨一联的高墩大跨度连续刚构桥。
高墩、大跨、长联是该桥的特点，也是该桥设计的难点，本文将通过对该桥的计算分析，总结该类桥型设计过程中的关键问题，为同类型该类桥梁设计提供参考。
关键词连续刚构；高墩；大跨；长联；桥梁设计1 工程概况兴县黑峪口黄河特大桥为静乐丰润至兴县黑峪口高速公路上的一座大型桥梁，也是该项目的关键性控制工程。
其主桥采用（71+5×128+71）m预应力混凝土连续刚构箱梁，下部主墩采用双肢薄壁空心墩，最大墩高81m。
桥梁跨黄河属河谷区，地形起伏较大。
桥址区上覆第四系全新统冲积层（Q4al），第四系上更新统风积层（Q3eol），下伏基岩为三叠系中统二马营组下段（T2z2）泥岩、砂岩。
2 主要技术标准1）设计等级：双向四车道高速公路。
2）设计行车速度：80km/h。
3）桥面宽度：2×（0.5+11.5+0.5）m。
4）设计荷载等级：公路 -Ⅰ级。
5）通航标准：规划Ⅳ级内河航道。
6）地震：基本烈度Ⅵ度，峰值加速度0.05g。
图1 黑峪口黄河特大桥桥型总体布置/m3 结构设计3.1 主桥上部结构设计1）上部主要尺寸箱梁采用单箱单室直腹板断面，顶板宽12.5m，底板宽6.5m，单侧悬臂长度3m。
箱梁根部梁高为8m，合拢段梁高为3m，梁底下缘按1.8次抛物线变化。
0号块底板厚度为120cm，各梁段底板厚从悬臂根部至悬浇最大悬臂由100～32cm按1.8次抛物线变化，合拢段底板厚为32cm。
箱梁顶板厚度0号块梁段至2号块梁段顶板厚度由80cm变化到30cm，其余梁段顶板厚均为30cm。
箱梁腹板厚度0号块为90厘米，其余梁段根据受力分70/60/50cm渐变。
典型横断面见图2所示。
图2 主梁横断面构造/cm2）预应力钢束布置箱梁仅在0号块位置采用三向预应力体系，其余位置仅布置纵向及竖向预应力。
大跨T型刚构桥墩梁固结段空间应力分析摘要：本文以某大跨T型刚构桥墩梁固结段为研究对象，借助大型有限元程序midas FEA建立墩梁固结段实体有限元计算模型，以施工过程中最大双悬臂阶段及成桥运营阶段最大弯矩工况为控制计算工况，通过提取整体杆系模型中的最不利内力，对墩梁固结段空间应力进行分析，给出墩梁固结段设计与施工过程中的一些建议，为类似工程提供参考。
关键词：T型刚构；墩梁固结；空间应力大跨度刚构桥设计中，墩梁固结段是设计中的关键部位。
墩梁固结段通常梁高较大，空间构造较为复杂[1]，主梁0号块顶底板、腹板及横隔板之间倒角较多，且纵向、横向、竖向预应力管道布置集中，钢筋密集，其受力呈复杂的三维应力状态[2]，杆系模型中，通常无法真实地考虑主墩实际支撑宽度及0号块横隔板横向及竖向预应力的影响，属于杆系计算中典型的应力失真区[3]，若基于平面杆系模型进行受力分析将导致计算结果与实际情况存在较大差异；大跨度刚构桥通常采用悬臂浇筑施工，墩梁固结段作为悬臂施工的起点和基础段[4]，也是全桥最大悬臂阶段及成桥运营阶段的核心受力构件。
为防止墩梁固结段在施工阶段及成桥运营阶段出现压溃、开裂过多等影响结构安全的现象[5], 对其进行空间受力分析具有非常重要的意义。
本文以某大跨T型刚构桥的墩梁固结段为研究对象，在详细阐述模型建立过程的基础上，对墩梁固结段的空间应力状态进行分析，为类似结构的分析和设计提供参考。
1 工程概况某大跨径预应力T型刚构桥，跨越山区V字型峡谷，地势陡峭。
主桥跨径布置为115+115m；主墩墩高120m，引桥布置采用2×25m装配式简支预应力T梁，0号桥台及4号桥台均与隧道口相接，图1为桥型布置图。
单位：cm图2 墩梁固结段T型刚构主梁为变截面箱梁，梁底曲线采用二次抛物线，边跨现浇段梁高4.5m，墩顶零号块位置梁高15.5m，梁宽12.5m，悬臂长度2.75m，顶板厚度0.9m，底板厚度2.2m，腹板厚度为1.4m，设置两道厚度为1.5m的横隔板，横隔板位置设置1.5m×1.2m的内八角过人洞，零号块底板正中位置设有施工人洞一个。
高墩大跨T构桥结构参数分析欧丽;叶梅新;周德【摘要】Based on S. P. Timoshenko energy method, static analysis of T-shape rigid frame bridge with high pier and long span was done. Mathematical formula of the critical height of the varying cross-section pier for stability and the maximum height of it for strength were derived. The related curves between the critical height and the maximum height and configuration parameters were given. The influences of gradient changes of the inside and outside wall of pier on the critical height and the maximum height were studied by programming. And limit gradients to distinguish between big flexible column and small one among engineering variable cross-section columns were given. It was used to judge if the engineering members subject to compression with variable cross-section need stability checking. The results show that the above method is easy and effective to guide engineering significantly. This method can be extended to piers design during self-construction of any bridge. It can be used for the T-shape statically determinate system of continuous rigid frame bridge during construction as well.%基于铁摩辛柯能量法对高墩大跨T 构桥进行静力分析,推导变截面高墩考虑稳定性要求时临界墩高和满足强度条件时最大墩高的计算公式,给出临界墩高和最大墩高与结构参数的关系曲线,研究内、外壁坡度变化对临界墩高和最大墩高的影响,并给出判别实际工程中的变截面压杆是大柔度压杆还是小柔度压杆的坡度界限值,以此为界判断是否需要对工程中的变截面承压杆件进行稳定校核.研究结果表明:本文方法简便、有效,对工程实际有一定的指导意义;该方法可推广至任意桥梁墩身自体施工阶段的设计,亦可用于连续刚构桥施工阶段的T构静定体系.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(042)008【总页数】8页(P2499-2506)【关键词】T构桥;变截面高墩;墩身坡度;柔度【作者】欧丽;叶梅新;周德【作者单位】中南大学土木工程学院,湖南长沙,410075;长沙理工大学土木与建筑学院,湖南长沙,410076;中南大学土木工程学院,湖南长沙,410075;中南大学土木工程学院,湖南长沙,410075【正文语种】中文【中图分类】U443.22随着我国交通运输事业的迅速发展，我国在千峰万壑、纵横起伏的地区修建的桥梁日益增多，这些沟壑地区地形特点为塬高、沟深、坡陡，因而修建的桥墩较高，有的高达100 m以上，而且这些桥梁往往集高墩、大跨径于一身，使墩梁结构受力复杂，结构强度及稳定问题[1-3]较突出。
高墩大跨曲线T形刚构桥计算分析张宗辉摘 要:结合某在建高墩大跨曲线T形刚构桥的施工监控项目,建立其三维空间有限元模型,分析了施工中各种荷载对曲线T形刚构桥结构行为的影响,研究了最大悬臂和成桥状态的应力与变形,得出了施工过程的受力和变形规律。
关键词:曲线T形刚构桥,有限元,施工仿真计算,结构行为中图分类号:U448.23文献标识码:A由于地形的不同以及线性的要求,我国修建的大批桥梁中很大一部分采用了曲线梁桥的形式。
相对于直线桥而言,对大跨曲线梁桥采用悬臂浇筑方法而言难度更甚。
曲线梁桥因受弯扭耦合效应的影响,在施工阶段和成桥后的受力变形等结构行为比较复杂,需要对其进行空间的结构计算分析,从中得到一些高墩大跨曲线刚构桥的受力变形规律。
1 有限元方法有关曲线梁的计算理论和分析方法归纳起来大致可分为解析法、半解析法和数值法。
考虑翘曲扭转的弯桥分析理论虽然精确,但求解难度大,往往要借助数值计算。
有限元法是最常用的数值分析方法之一,能方便地分析翘曲、畸变及剪力滞等现象,可广泛地应用于求解各种曲线梁桥的问题,能很好地分析曲梁的空间受力性能。
2 施工过程的计算模型模拟2.1 工程实例某大桥桥位受总体路线控制,平面位于R=1170m,L s= 130m的平曲线内。
结构形式为114m+114m T形刚构,设计荷载为公路 级。
主梁为单箱单室预应力变高度箱梁,C60混凝土,预应力为270级高强低松弛 15.2钢绞线。
箱顶板宽12.1m,底板宽6.8m,箱梁现浇段梁高3.8m,0号块断面高14.5m。
主墩采用钢管混凝土叠合柱,管内为C80混凝土,外包C30混凝土,高75.2m。
2.2 有限元模型的建立与计算结合工程实例,桥墩和梁体均采用空间梁单元,采用正装法对施工过程进行模拟计算。
结构计算的相关参数均按规范取值。
施工顺序按照梁段悬浇、合龙的顺序进行。
考虑的荷载有:自重、二期恒载、预应力、预应力损失、混凝土收缩和徐变。
本文采用有限元软件M idas2006建立空间有限元模型,全桥上部结构共划分76个单元,30个悬浇梁段,两个支架现浇梁段,两个合龙段。
2.3 应力计算结果根据施工模拟计算的结果,表1,表2列出了箱梁4个测点最大悬臂状态和成桥状态下悬臂梁根部、1/4跨等受力监测截面的应力值。
表1 最大悬臂状态截面正应力计算结果M Pa 截面1234A A-5.56-5.56-5.43-5.43B B-6.94-6.91-10.2-10.2C C-12.56-12.63-9.09-9.06D D-12.56-12.63-9.09-9.06E E-4.45-4.45-7.8-7.8表2 成桥状态控制截面的应力计算结果M Pa 截面1234A A-6.61-6.95-6.59-6.39B B-7.67-8.15-8.35-8.08CC-11.31-11.88-9.3-8.98D D-11.31-11.88-9.3-8.98E E-5.72-5.93-4.95-4.832.4 变形计算结果曲线T形刚构桥最重要的受力特点就是在荷载作用下会产生弯扭耦合效应,不仅产生竖向变形而且还存在横向变形及扭转角位移。
图1~图6显示了本桥最大悬臂状态及成桥状态下的竖向变形、横向变形和因箱梁扭转产生的轴向变形,包括各种主要荷载作用对竖向、横向和内外缘高差变形影响的比较(说明:轴线扭转变形图中纵坐标为曲线箱梁内外缘相对变形差值,横坐标为曲张外缘向上变形)。
3 计算结果分析3.1 应力比较分析由表1,表2可以看出,由于曲线桥的弯扭耦合作用,在最大悬臂阶段,除0号块及其端截面附近外,其余截面曲线内侧应力均略高于曲线外侧应力(表1未详列),但内外侧应力基本吻合;在成桥阶段,箱梁曲线外侧应力高于曲线内侧应力,梁体受力不特殊地质条件下∀级围岩隧道的支护参数探讨褚建国摘 要:以某隧道施工为例,对现场施工情况和围岩进行了调查,采取了新的支护参数,通过现场围岩监控数据显示,变形量大大缩小,从初支到变形稳定所需时间也大大缩短,保证了施工的安全和质量。
关键词:围岩,隧道,支护参数中图分类号:U451.2文献标识码:A1 工程概况1.1 设计概况某隧道位于内蒙古乌兰察布市集宁区内,隧道为双线单洞设计,总长11945m,隧道区进出口地形略陡,洞身部位地面平坦开阔。
隧道左线∀级围岩2855m,右线2555m,占隧道设计总长11945m的45.3%,∀级围岩复合式衬砌开挖断面尺寸为7.88m# 9.63m(宽#高),建筑限界净宽4.88m,净高6.55m。
该隧道为客货共线铁路,设计行车速度200km/h。
1.2 工程地质及水文地质1)地质构造。
乌兰察布市地区的地质构造运动,主要发生在吕梁期和喜玛拉雅山期。
吕梁期强烈的造山运动,使地壳上升,形成陆台,完全脱离海侵。
伴随运动的发展,原岩变质,产生强烈褶曲,并伴随花岗岩侵入。
吕梁运动以后,陆台处于长期悠久的相对稳定阶段,从元古代至中生代白垩系前,本区一直未受沉积。
由于在地质历史中发生强烈褶皱,并伴随花岗岩的侵入,导致地层中围岩变化频繁,同时地下水较发育,且在隧道施工中经常出现拱墙部位涌水现象,对施工造成了极大的影响。
2)工程和水文地质。
隧道进出口地形略陡,洞身部位地面平坦开阔。
断裂构造不发育,以不同岩层(体)接触带为主,表现为侵入接触带、角度不整合接触带。
地层岩性较复杂,含水岩组富水性、透水性差异较大,故水文地质条件复杂。
1.3 工程难点分析隧道埋深较浅,且风化层厚度较大,∀级围岩地段埋深在10m~30m之间;围岩节理裂隙发育,整体性差,呈块石碎石状均,这主要是因为其曲线半径R较大,且其所对圆心角 较小,以及成桥后箱梁混凝土收缩徐变的影响。
在0号块两侧截面(即C C,D D截面)的应力随施工阶段的变化趋势,在最大悬臂阶段总的应力达到最大;另一方面,可以看出结构自重、预应力的作用对箱梁截面应力影响最大,而混凝土的收缩徐变对箱梁的截面应力影响较小。
3.2 变形比较分析曲线T形刚构桥除了会产生竖向变形外,还存在不可忽略的横向变形、箱梁轴线扭转。
从图1~图6中可以看出,梁体产生横向变形和扭转的主要原因:1)主梁弯曲产生的扭矩由墩顶部位分配,使桥墩产生向曲线内侧的横向弯曲,从而使主梁产生横向变形;2)墩身受力不均产生的徐变影响。
根据计算结果分析,箱梁竖向变形的主要影响因素是结构自重和预应力,而收缩徐变较前两者小;箱梁横向变形和轴线扭转的主要影响因素是自重和收缩徐变,而预应力对箱梁的横向变形和轴线扭转较小。
4 结语1)高墩大跨曲线T形刚构桥的弯扭耦合效应造成梁体截面应力不均匀,竖向变形增大,产生横向变形和箱梁轴线扭转;且与其所对应的圆心角 有关,若曲线刚构桥圆心角越大,其弯扭耦合作用就越明显,应力不均匀性也相应增大。
本桥圆心角较小,应力和竖向变形相对于同样设计参数的直线桥差别不大。
2)在跨径、曲线曲率等几何参数确定的情况下,曲线T形刚构的自重、预应力作用产生的应力较大,且预应力与自重作用产生应力方向相反;对产生横向变形和轴线扭转变形贡献较大的主要是结构自重和混凝土徐变等作用,而预应力作用对横向变形和轴线扭转变形的影响相对较小。
明确施工过程中各种荷载的作用效应有助于做好施工过程的控制。
3)针对曲线刚构桥的横向偏移,可根据实际情况,增加桥梁的横向刚度。
本桥在悬浇前将左右幅0号块采用连系梁形式连接,箱梁轴向扭转变形有很大改观,横向位移最大值由188mm降至54.3mm,控制在规范允许范围内。
参考文献:[1] 姚玲森.曲线梁[M].北京:人民交通出版社,1989.[2] 王 磊.高墩大跨连续刚构直弯对比研究[D].北京:北京工业大学,2004.[3] 朱 敏.高墩大跨连续预应力混凝土连续梁桥线性控制研究[J].四川建筑,2005(1):69.[4] 范佐银,武维宏,舒春生.门式刚构桥设计[J].山西建筑,2008,34(20):333 334.The calculation analysis of high pier large span circular T typed steel frame bridgeZHANG Zong huiAbstract:Combined w ith construction monitoring eng ineering of a building high pier large span T typed steel frame bridge,the t hree dimen sional space finite element model w as built,var ious load influences o n circular T t yped steel frame br idge w as analyzed,the larg est cantilever and dead load state stress and defo rmat ion w as studied,the stress and deformation r ules in co nstruct ion process w as obtained.Key words:circular T typed steel frame bridge,finite element,co nstruct ion simulation calculation,structur al behavior。
