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整体式桥台桥梁的简化计算模型研究

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整体式桥台曲线箱梁设计方法与设计过程研究

整体式桥台曲线箱梁设计方法与设计过程研究

５ 结论
回 福 交 科 ２２第 期 建 通 技 ０年 ３ １
实现 各 向互 通 需求 等 优 点 ，已被 广泛 应 用在 高速 公路 、 城 市 立交 与高 架桥梁 中 ，若能 在量 大面 广 的中小跨 径 曲 线 箱梁 桥 中推 广应 用整体 式桥 台将 产生 显著 的经济 和社
Ａ ＹＳ ＡＰ ）及 桥梁 专 用设计 软件 （ Ｎ ＤＩ 、桥 ＮＳ 、Ｓ 等 ￣ ＭＡ Ｓ
性 、连 续性 、冗 余性 ” 的原 则 ，避免 了 设置 伸缩 缝所 引 起 的各 种缺 陷…，但 目前大 部分 的实践 应 用和 理 论研 究
都集 中在 直线 和斜 交桥 梁 。曲线桥 由于 线形 流畅 、能够
本文通 过对翔 安隧道长 期监测 系统预 警管 理 的研究 ， 以及依 据长 期监测 系统所采 集的数据 进行 安全性 的评价 ，
期 监 测 系 统预 警管 理 基 准 是 适 用 的 。
图４ Ｙ ８ ４ ４ 面 二 次 衬 砌 围 岩 压 力 分布 图 （ Ｋ＋２断 单位 ：ｋ ａ Ｐ ）
参 考 文 献 ［ ］ 中交 第 二 公 路 勘 察 设 计 研 究 院 。 厦 门 市 路 桥 建 设 投 资 建 设 总 １
会 效益 。本 文针对 整体 式桥 台 曲线箱 梁设 计实 践 中设计 参 数 的确 定 、设计 方 法 与 设 计 过 程 等核 心 问题 进 行 研
究 ，以期对 该桥 型 的设计 及 工程 实 践提供 理论 指导 。
２ 设计 参数
整 体式 桥 台曲线 箱梁 的设 计参 数可 分为总 体参 数与 局 部参 数 。总体 参数 主要包 括 圆心 角 、跨 径与 桥长 、主 梁 高 、主梁 宽 、墩 柱 型式 、支座布 置 、桥 台高 度 、桩基

整体式桥梁钢梁-桥台连接性能研究

整体式桥梁钢梁-桥台连接性能研究
收 稿 日期 ：２ １ 一 ｎ 一 １ ０１ ４
编译者简介 ： 陈
学硕士 。
雷（ ９ ２ ， ， １ ８ 一） 女 工程师 ，０ ５ ２ ０ 年毕业 于中南 大学 土木 工程专业 ， 工学学 士 ，０ ８ ２ ０ 年毕业 于中南大学土木工程 材料专业 ， 工
４ ８
桥梁检测 与加 固
２ １ 年第 ２ ０１ 期
连接的试件进行荷载试验 ， 并对试件 的钢 一混组合连接 上 的 接触作用进行非线性结构分析 。荷 载试 验结果表明 ， 在设计 和屈服荷载作用下 ， 有的既有连接和新型连接都表现 出足 所 够的刚度和抗裂能力 ， 适合 用作整体式桥梁 的钢梁 一桥 台连
２ 钢梁 一桥 台连接处的行为
整 体式 桥梁 的钢 梁 一桥 台连接 最初失 效模 式可 能 为剪 切失 效或 承 压 破坏 ， 最终 失 效 条 件 似 乎 介 于 剪 切失 效 和承压 破坏 之 问 。整体 式 桥梁 钢梁 一桥 台 连 接处 除 了 应 考 虑 剪 力 效 应 外 还 应 考 虑 支 承 力 效 应 。Ｍａｔｃ ｔｏｋ和 Ｇａｆｒ １７ ） ａａ （９９ 建议 采 用 式 （ ） 算 １计
当直 式 桥 台具有 较 大 的刚度 时 ， 整体 式 桥 梁 的 钢梁 一桥 台连接 达 到理 想 行 为 ， 有 足 够 的抗 裂 能 具
力和 负载 能力 。钢 梁 一桥 台连 接 的理 想失 效模 式 不
公 路桥 梁 一般设 计 和施 工 标 准 要 求 。然 而 ， 梁 一 钢
桥台连接的细节设计没有考虑整体式桥梁行为特性。
伸 进钢 梁腹 板 的孔 中 ， 多 数 连 接 处 没有 安 装 加 劲 且
肋或剪力连接件 。整体式桥梁钢梁 一桥 台连接为组 合结 构 ， 在运 营 荷载 条 件 下 连 接 处应 抵 抗 多种 类 型

茅草街大桥基于ANSYS的空间计算模型

茅草街大桥基于ANSYS的空间计算模型

茅草街大桥基于ANSYS的空间计算模型
颜东煌;赖敏芝;张克波;李学文
【期刊名称】《交通科学与工程》
【年(卷),期】2003(019)002
【摘要】采用ANSYS通用有限元软件,对南县茅草街大桥进行了计算模型简化,实现了整个施工过程的仿真计算.对于钢管混凝土拱桥整体空间模型的简化提出了一些方法.
【总页数】5页(P6-10)
【作者】颜东煌;赖敏芝;张克波;李学文
【作者单位】长沙交通学院,桥梁与结构工程系,湖南,长沙,410076;长沙交通学院,桥梁与结构工程系,湖南,长沙,410076;长沙交通学院,桥梁与结构工程系,湖南,长沙,410076;长沙交通学院,桥梁与结构工程系,湖南,长沙,410076
【正文语种】中文
【中图分类】U448.52
【相关文献】
1.茅草街大桥368m跨主拱肋缆索吊装施工技术 [J], 吕建根;张辉
2.湖南益阳茅草街大桥长系杆施工技术 [J], 曾民;陈林;李志杰;张勇;邓景灿
3.浅谈益阳茅草街大桥端横梁及边拱肋支架技术 [J], 张朝群;吴健明;何福奉
4.茅草街大桥8#墩端横梁及第一节边拱肋施工技术 [J], 邓景灿;张勇;谢辉明
5.茅草街大桥空间稳定性分析 [J], 朱克兆;张辉;金怡新
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轻型桥台计算的探讨

轻型桥台计算的探讨

轻型桥台计算的探讨陈连海(辽宁省交通勘测设计院 ,沈阳110005) 摘 要 :轻型桥台是高速公路小桥涵普遍使用的结构型式 。

采用两种计算模型 ,对钢筋混凝土轻型桥台的配 筋进行比较计算 ,以了解两种模型的合理性 ,通过两种模型的偏心受压计算 ,验证了目前采用的桥台截面满足设计 要求 。

关键词 :高速公路 ;钢筋混凝土轻台 ;偏心受压 文章编号 : 1673 - 6052 ( 2008) 10 - 0035 - 03 中图分类号 : U443. 21文献标识码 : B1 前 言轻型桥台是高速公路 、地方道路上小跨径桥梁普遍采用的一种结构型式 。

他具有设计简便 、受力 明确 、施工工艺相对简单 、节省材料 、地基应力较小 等优点 ,对小孔径桥梁轻型桥台是较好的选择 。

轻型桥台是上世纪中期从前苏联引进的 。

通过 发展可适用于不超过 3 孔的桥梁 ,但须满足单孔跨 径不超过 13m ,多孔总跨径长不超过 20m 。

我省高 速公路小孔径桥梁也普遍使用 轻型 桥台 的 结构 形 式 。

从材料分有圬工体轻台和钢筋混凝土轻台 ,从 跨径分有多孔 (含 2 孔 、3孔 )和单孔 ,从基础类型分 有浅基础和桩基础 。

桥台附属结构也进一步完善 , 除八字墙 、一字墙外还有带耳墙锥围挡的型式 (见 图 1 ) 。

图 2 四铰刚结构图其特点是 :上部构造桥板与桥台用锚栓连接 ,设臵台帽背墙增强支撑作用 ; 下部设臵支撑梁间距不 大于 2 ～3m ,作为桥台底部支撑 ;上下支撑防止了桥 台的跨中移动 ;桥台受力主要为台后土压力的水平 侧压力 ,上部结构的竖向力和偏心引起的弯矩 ;台身 计算简化为按上下铰接支承的简支梁计算 。

2. 2 一端简支一端固结模型的特点 但桥台实际受力中 ,无论浅基础还是桩基础 ,由于受地基的作用 ,约束了台基底的转动和位移 。

此 时台身底部弯距不为零与简支模型有偏差 ,按极限 情况考虑 ,将其简化为固结连接 ;上部桥板与台身的 连接抵抗弯距的能力较弱仍视为铰结 。

整体式桥台桥梁设计要点研究论文

整体式桥台桥梁设计要点研究论文

整体式桥台桥梁设计要点研究论文整体式桥台桥梁设计要点研究论文摘要：分析了整体式桥梁在设计时需要考虑的结构与土体相互作用、结构产生的次应力、台后填土抵抗作用等显著特点，探讨了黑龙江富裕整体式桥台桥梁的结构设计和细部构造的特殊性设计，并对该桥的计算要点进行了简要分析，对该类型的桥梁设计给出了实际可行的建议。

关键词：整体式桥梁；桥梁设计；框架；结构－土的相互作用；土的水平抗力系数中图分类号：U443．21文献标识码：B近来，国内外整体式桥台桥梁(即没有接缝的桥梁)建造的越来越多。

这是由于相比传统桥梁结构来说，这种桥梁在提高桥梁耐久性和行车的舒适性以及管养方面所占有的优势。

众所周知，桥梁伸缩缝不仅极易磨损，而且维修费用很高。

尽管这些设备的制造费在总建造费中仅占3%左右，但其养护费用却占整个结构总养护费用的12%左右。

而且，磨损的伸缩缝也是桥梁结构受损的原因。

例如，易漏的接缝会渗入解冻剂。

而整体式桥台桥梁的诞生很好地解决了这一难题。

其将上部结构和下部结构进行固结可得到最优化的利用，使得更小的截面和高跨比成为可能。

这样，结构使用的材料少了，从美学角度看更吸引人；同时，由于上下部固结带来的内力和弯矩的重分布可提高结构承载能力，结构的稳定性也会提高。

本文通过黑龙江富裕整体式桥台桥梁的设计，分析了整体式桥梁在设计时需要考虑的显著特点，探讨了整体式桥台桥梁的设计、计算和细部构造的特殊性设计。

1整体式桥梁在设计时需考虑的显著特点分析(1)整体式桥梁结构中上下部结构连接在一起，整个结构嵌入在周围土地中，并与土体相互作用。

(2)由于变形受到约束，以及温度效应和支座的不均匀沉降，结构会产生次应力。

次应力会影响整个结构的受力特性，特别是在正常使用极限状态下。

(3)对于预应力结构需要靠考虑到部分预加力并不会对上部结构产生作用，而通过下部结构直接传至基础。

(4)所产生的次应力很大程度依赖于结构几何形状、上下部结构的刚度比以及基础的刚度。

浅析整体式简支板桥的几种简化计算方法

浅析整体式简支板桥的几种简化计算方法
现浇结构 。整体现浇结构有较多优点 ： 一 是 不 需 要 大 中 型 起 重设 备 吊 装 梁 、 板结构 ； 二是支座使用 数量减小 ， 调 平 方 案 容 易实现 ， 且 不 易 产 生 支 座脱 空及 翘 板 。 本 文 就 几 种 整 体 式 简
【 文献标志码 】 Ｂ
为纵向折减系数 ； 叼。 为 偏 载 系数 ， 取１ ． １ ５ 。
支板 桥的简化计算方法进行 阐述 ， 并 通过实 例对计算结 果进
行 比对 ， 提出几点看法。
２ 工 程实例
某整体式简 支板 桥 ， 上部结构采用整体式板 。 标准跨径 ８ Ｉ Ｔ Ｉ ， 计算跨径 ７ ． ７ １ ｍ， 宽度为净 ７ ｍ（ 行车道 ）＋ ２× ０ ． ５ ｍ（ 防
撞 护 栏 ）＝ ８ ｍ， 板厚 ０ ． ５ ｍ， 不 计铺 装 。
１ 整体 式简 支板 的几 种简 化计算 方 法
１ ． １ 有 效 分 布 宽度 法
有效分布宽度法是确定 车轮荷 载压力面 ， 根据 车轮着地 面积并考虑铺装层 对荷 载 的扩 散来 计算 。对 于跨 中及 支点
算结果产生误差的原 因。 【 关键词 】 整体式 ； 简支板桥 ； 计算方法 ； 简化 【 中图分类号】 Ｕ ４ ４ ２ ． ５ ３
随着交通基础 建设 力度的加大 ， 低 等级公路 特别是 山区 道路上一些 中小跨径 桥梁 的建设 也 随之增 加。 由于山 区道 路预制场地难 以设 置 ， 中小跨径 的桥 梁不得不选 择采用整 体
０． ６ ｍ。
车轮 的着地尺寸可参见 《 公路桥涵 设计 通用规 范》 （ Ｊ Ｔ Ｇ Ｄ ６ ０ －２ ０ ０ ４ ） 。对于整体 板 的荷 载分 布宽 度计 算方 法 《 公路 钢筋混 凝 土 及 预 应 力 混 凝 土 桥 涵 设 计 规 范 》（ Ｊ Ｔ Ｇ Ｄ ６ ２ — ２ ０ ０ ４ ） 第４ ． １ ． ３节有明确的计算方法。 横桥 向每 １ ｍ荷载横 向分布 系数可采用式 （ １ ） 计算 ：

铁路简支梁桥墩地震力简化计算模型研究

铁路简支梁桥墩地震力简化计算模型研究下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢！本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注！Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!铁路简支梁桥墩地震力简化计算模型研究1. 引言铁路桥梁作为铁路交通重要组成部分，其安全性和抗震能力至关重要。

整体式桥台斜梁桥的设计与研究

动土压 力 的 解 法 与 实 际 吻 合 得 很 好 ； Ｃ ｅ （ ９ ７年 ） 而 ｈｎ １９ 和 Ｂ ｒｅ１ ９ ｕｋ （ ９ ３年） 则建 议 ， 对于大多数整体 式桥 台的无伸缩装 置 桥梁 只需 按被动压力的 ２ ３计算 等［ 。清华 大学通 过对不 同 ／ ５ ］
凝土桥梁会受 到徐 变的影响 ， 但是 ， 影响程 度根据 桥梁结 构 其 形式 的不 同有 所不 同， 应该 区别对待 。在整体式 桥 台桥 梁 中 ，
徐变是有 益的 ， 因为其可 以抵消一小部分 温度 应力引起的膨胀
似解法 ； Ｏ ｓｅｌ 但 ｅｔｒ ｅ等人 的研究 （ ９ ８年 ） 表明 Ｒ ｎ ｉｅ被 １９ 却 ａｋ ｎ
凝土桥梁 的整个收缩变形要小于 因温度效应 引起 的收缩 变形 ，
土体也就是卸载 。如此 反复 ， 土体会 出现应力 松弛 的现象 ， 实
际的土压力系数应该与桥 台变形量成 函数关 系。
但幅度不大 ， 因此 ， 在桥梁设 计时混 凝土 的收缩变 形是 不能忽
视的 ， 梁设计 师也要 考虑收缩变形的影响 。 桥
构的 自身温度 与外 界 自然环 境 温度 看做 是相 同的 ， 而 实 际 然 上， 它们之 间存 在着时 间的滞后关 系 ， 经过研究表 明 ， 混凝土材 料 和其 内部钢材料 的热传 导性 不 同是 引起 这种 时间滞后 关 系
的主要原因嘲 。
加； 桥梁 的使用效率 显著提 高 ； 减小桥 梁 的维 修 费用而且 提高 了行车 的质 量［ ； １ 而且 还可防止斜交桥 的“ ］ 爬行 ” 效应 。但在 整体式桥 台斜 梁桥设计 和研究 中 ， 由于诸 多 因素 的影 响 ， 使其 受力变形特 点极 其复杂 ， 给其推广应用带来 了许 多难题＿ 。 ６ ］

整体式桥台桥梁的案例

整体式桥台桥梁的表现:一座马萨诸塞州的桥参数分析Scott A. Civjan, Ph.D., P.E. ; Christine Bonczar ; Sergio F. Breña ;Jason DeJong ; and Daniel Crovo摘要：纵观整个美国的首选桥型往往是整体式桥台桥梁。

然而，不同的州设计方法与施工细节不同。

不同地区间使用不同的方法用来适应桩的变形。

通过有限元研究评价这些差异的重要性。

关于桥的扭曲和最大弯矩在桩实现进行填土性质和土壤约束对桩的影响。

结果表明，桥梁伸缩装置主要受回填条件，桩的约束条件而收缩的影响。

桩瞬间最小化时密集的回填和下桩约束设置。

基土结构的弹簧模型假设影响的处理。

参考模型取自 Orange-Wendell, Mass的一座桥，这座桥已经用仪器收集了4年的数据。

论文在网络上的标识：10.1061/(ASCE)1084-0702(2007)12:1(64)CE数据库关键词：桥上无缝线路;桥梁、连续,桥梁基础;有限元法;土压力;土壤结构交互;土桩交互。

介绍：在美国整体式桥台桥梁（IAB）成为短·中等跨度桥梁的首选设计。

这些桥梁的优势包括减少维护和建设成本，以及消除伸缩缝。

调整桥台与支撑结构的移动以适应上部构造的伸缩率。

整体式桥台桥梁设计和建造的配置通常表现良好（Soltani and Kukreti 1992; Burke 1993; Kunin and Alampalli 2000; Conboy and Stoothoff 2005）。

然而，这些桥梁的表现由于取决于土壤的交互作用并不能表现的很好。

设计假设与交通运输部的条例差距甚远。

这表示一种不确定的结构性能，在推翻之前设计创造新设计困难的前提下所采取的一种保守设计（更长的跨度,大斜角度和不同的土壤条件）。

一座在Orange-Wendell, Mass（OW）的三跨连续梁桥使用了（IAB）的设计，成为参考研究的基础并造成了巨大的影响。

整体式桥台桥梁设计要点探讨

整体式桥台桥梁设计要点探讨摘要：近年来，我国在积极进行现代化建设的过程中，各地区桥梁工程不断增加，从整体上来看，没有接缝的桥梁使用性能以及寿命都更加符合现代化建设的需求，因此整体式桥台桥梁逐渐引起了人们的高度重视。

鉴于此，本文首先对整体式桥梁的设计要点进行了全面分析，并以某整体式桥梁为例，对桥台桥梁设计流程展开了介绍，最后对整体式桥梁计算要点进行了论述，希望对我国桥梁建设领域的全面发展奠定一定理论基础。

关键词：整体式桥台；桥梁；设计要点一、整体式桥梁的设计要点分析第一，上部结构和下部结构在整体式桥梁中需要进行紧密的连接，同时桥梁整体结构需要在周围土地中嵌入，土体同桥梁之间可以互相作用。

第二，一定的约束力作用于变形中，再加上不均匀沉降在支座和温度效应中的产生，很容易导致次应力在结构中的形成。

针对桥梁整体结构来讲，受力特性会受到次应力的严重影响。

第三，刚度在基础、上部结构、下部结构中对次应力具有重要的影响。

如果固结结构存在于上、下部结构中，必须有针对性的进行建模，对基础刚度以及上部结构和下部结构进行模拟计算，在计算的过程中可以对桥梁的实际荷载进行确定[1]。

在对整体式桥基础进行模拟时，单纯的对土的不利地质参数进行使用并不科学，如果拥有过小的基础刚度，将低估预应力效应以及温度效应中形成的约束反力，因此，设计人员必须对地质参数的最高值和最低值进行确定，并分别展开约束反力的计算。

第四，极限状态下的承载能力，如果开裂现象产生于混凝土结构中，将减小其刚度，弯矩以及内力在约束中也会随之降低。

在这种情况下，应确保构件截面形式的合理性，从而有针对性的对次应力的大小进行控制。

第五，纵桥向在温差作用下会产生一定长度的改变，此时同约束力没有紧密的联系，但是此时可以减少伸缩缝，在这种情况下，将对台背后填土和桥台产生一定程度的影响。

在不同温差变化下，向前和向后偏移的现象将产生于桥台背墙土中。

同时，在实际设计过程中，设计人员还应当对单向移动速率在收缩和徐变中的产生进行充分的考虑。

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图 3 NCHRP 的被动土压力系数曲线
由于台后土和桩侧土的弹簧刚度分别与桥台和 桩基位移的大小有关, 因此结构的分析是一个非线 性分析过程, 需要反复迭代。
目前国内常用的桥梁设计软件尚无法考虑非线 性土弹簧sy s、Abaqus 等有限元分析软件能 够考虑台后土对结构的非线性作用, 但从桥梁设计 的角度出发, 这些分析软件尚不能满足设计要求。
模型。
图 2 桩基础的等代悬臂桩示意
为了考虑土- 结构之间的非线性相互作用, 文 献[ 6] 和文献[ 7] 提出了等代桩长的三维弹簧- 框架 模型, 即采用一系列离散的非线性土弹簧来模拟台 后土和桩侧土的作用, 其中台后土弹簧的刚度采用 美国国家公路合作研究计划( Nat ional Coo perat iv e H ighw ay Research Pro gram, 简称 NCH RP) 的设计 曲线, 见图 3 所示。图中 K 为土压力系数, $为桥台 位移, H 为桥台高度。桩侧土弹簧刚度则采用美国石 油协会( API 1993) 推荐的非线性 p - y 曲线确定。
2 整体式桥梁的简化计算模型 如上所言, 整体式桥梁受力的复杂, 在于上下部
结构浇注成整体后共同承受荷载作用。如果能够简 化台后土压力和桩侧土对结构的作用, 整体式桥梁 就可简化为一个框架结构, 其受力分析就容易得多。 本文的简化计算就是以此为出发点, 提出了如图 4 所示的三维框架简化计算模型, 即把台后填土对结 构的作用简化 为作用在桥台上的土压 力合力来考 虑, 把桩侧土与桩基的相互作用通过等代桩长予以 考虑, 其中等代桩长和土压力合力与作用位置还可 以利用二维弹簧- 框架模型来计算。三维框架的有 限元建模如下。
图 1 二维弹簧- 框架模型
基金项目: 上海市教委重点项目( 040A 01) ; 上海市自然科学基金项目( 05ZR14113) ; 福建省科技厅重点项目( 2006H0021) 收稿日期: 2008- 06- 05
2009 年 第 2 期
彭大文 洪锦 祥: 整体式桥台桥梁的简化计算模型研究
) 35 )
图 7 桥台高度的影响分析
由图 7 可以看出: 工况 1 时, 台后土压力合力和 朗金土压力合力的作用位置有一定偏差, 但土压力 合力计算值要远小于朗金被动土压力的计算值, 上 坂大桥的计算土压力大约仅是朗金最大被动土压力 的 471 8% ; 工况 2 时, 台后土压力合力和朗金土压 力合力的作用位置基本重合, 但土压力合力计算值 要大于朗金主动土压力的计算值, 上坂大桥的计算 土压力大约是最大朗金主动土压力的 11 28 倍。
2009 年 第 2 期
彭大文 洪锦 祥: 整体式桥台桥梁的简化计算模型研究
) 37 )
压力。
4 专用分析程序 IABS 及参数分析 本文从工程实际应用的角度出发, 在有限元结
构分析软件 ANSYS 的基础上进行二次开发, 编制 了计算桩基础的等代桩长和台后土压力合力的专用 分析程序 IABS。IABS 采用 ANSYS 参数化设计语 言 APDL 进行编制, 共有 38 个宏文件, 包括有限元 模型的建立、分析以及结果的处理等。
( 2) 桥台抗弯刚度和台后填土类型。 本文计算了桥台采用不同纵桥向抗弯刚度和台后 填土采用不同类型时, 工况 1 和工况 2 作用下, 等代桩 长和土压力合力的大小及其作用位置。计算表明, 桥 台抗弯刚度的变化和台后砂性填土的密实度不会对 桥台台后土压力合力和桩基的等代桩长产生影响。 41 2 桥台桩基础刚度 ( 1) 桩基长度。 表 1 给出了桥台桩基采用不同桩长时, 在上部
为了较好地分析整体式桥梁的受力性能并简化 设计, 本文在三维弹簧 ) 框架 模型基础 上, 根据 整 体式桥梁的结 构及施 工特 点, 提出 以下 简 化计 算
3 台后土压力与等代桩长的计算研究 对于整体式桥梁台后土压力的计算研究表明,
当上部结构伸长时, 作用在桥台的土压力不能按朗 金被动土压力计算, 必须考虑桥台位移的影响; 当整 体式桥台桥梁的上部结构收缩时, 一般可假定作用 在桥台的土压力为主动土压力。
这样, 在某一给定的荷载工况作用下, 可以采用 图 1 二维弹簧- 框架模型先求得台后土弹簧对桥台 的作用力, 将它们与台后作用的静止土压力进行迭 加, 就可得到台后 土压力的合力大 小和作用位置。 然后通过不断调整图 2 中桩基础的长度, 直到计算 结果( 主梁在桥台处的内力) 与采用图 1 的模型得到 的计算结果相等, 此时桩基础的长度就是在该荷载 工况下的等代桩长。上述计算流程见图 6 所示。
IABS 可以考虑主梁与桥 台、桥台 与桩基之 间 的不同连接以及桥台桩基基底的不同边界情况; 可 以计算单跨或多跨的整体式桥梁在给定荷载工况下 台后土压力的合力大小、作用位置及等代桩长。
对于设计工程师而言, 利用 IABS, 只需输入一 些简单参数, 程序将自动完成有限元模型的建立、荷 载施加、结构分析以及结果处理等功能。计算结束 后, IABS 会自动生成一个结果文件, 给出两侧桥台 台后土压力的合力大小和作用位置以及等代桩长。 由此, 设计师就可以利用前文的三维框架简化计算 模型, 在国内现有的桥梁设计软件( 如/ 桥梁博士0、 / M IDAS0等) 基础上, 建立三维框架模型, 进行整体 式桥梁在成桥阶段的计算。
1 已有的简化计算模型 对于钢筋混凝土或预应力混凝土的整 体式桥
梁, 施工时先吊装主梁, 然后再通过某些构造措施将 主梁和桥台浇注成整体, 进行结构体系转换。因此 计算时要分两个阶段进行: 阶段一, 桥台只承受上部 结构传递过来的竖向作用力, 不参与上部结构的共 同作用; 阶段二, 结构体系转换后, 桥台、桩基础、台 后填土、桩侧土和上部结构共同作用, 承受外荷载。
考虑到台后填土, 一般采用砂性土, 虽然对于不 同地方, 砂性土的性质存在差 异, 但由 于类型比较 少, 差异不会太大。此外, 美国是目前世界上整体式 桥台桥梁应用最广泛的国家, 美国在分析此类桥梁 受力时, 大都 采用 NCH RP 土压力 系数 曲线 来计 算。因此, 本文 简化计算中, 同样 采用 NCH RP 土 压力系数曲线来确定台后土的弹簧刚度, 但与文献 [ 6] 和文献[ 7] 不同的是, 本文还考虑了桥台位移对 主动土压力的影响, 图 5 给出了 NCH RP 的主动土 压力和被动土压力系数曲线。
( 1) 上部结构采用梁格体系模拟。 ( 2) 主梁与桥台的连接设置连接单元。当主梁 与桥台固结时, 连接单元的抗弯刚度取相邻主梁接 头单元的抗弯刚度; 当主梁与桥台铰接时, 连接单元 的抗弯刚度取相邻桥台单元抗弯刚度的 1/ 1 000。 ( 3) 桩基础与桥台的连接以及主梁与桥墩的连 接, 也可以参照上述连接单元方法处理。 三维框架简化计算的关键是, 首先要计算台后土 压力的合力大小和作用位置, 以及桩基的等代桩长。
关键词: 桥梁工程; 整体式桥台桥梁; 简化计算模型; 等代桩长; 台后土压力
整体式桥台桥梁( 简称整体式桥梁) 是无伸缩缝 桥梁中最常用的结构形式, 也是土体- 结构相互作 用体系的典型例子, 在国外已经成功使用很长一段 时间了, 以其独特的优点, 特别良好的抗震性能, 备 受各国工程师们的青睐。与有伸缩缝桥梁不同, 整 体式桥梁的桥台与主梁是浇注成一体的, 这使得在 外荷载作用下, 桥梁的上部结构、桥台、桩基、台后填 土及桩侧地基土一起承受荷载作用。由于台后土压 力和桩侧土阻力随台深、桥台变形的大小而变化, 而 桥台变形大小又与上、下部结构的相对刚度、台后土 弹簧刚度、桩侧土弹簧刚度有关, 因此整体式桥梁的 受力变得非常复杂, 增加了设计难度。为了方便整体 式桥梁的设计, 有利于该类桥梁在我国的推广应用, 本文提出了整体式桥梁在成桥阶段计算的简化模型。
摘 要: 提出了整体式桥台桥梁在成桥阶段计算的三维框架简化模型; 然后在 A N SY S 基础上进行二次开发, 编制 了计算桩基的等代桩长和台后土压力合力的专用分析程序 I ABS。利用 IA BS 程序, 结合国内现有的桥梁设 计 软件 , 即可直接进行整体式桥台桥梁的实际工程设 计, 为该类 桥梁在我 国的推 广应用 提供了 设计基 础。同时还 以 某一实际工程的整体式桥台桥梁为研究对象, 采 用 IA BS 程序 对可能影响 桩基等代桩 长和台后 土压力合 力的各 种 结构因素进行分析, 得出若干有益于该类桥梁设 计的结论。
公路 2009 年 2 月 第 2 期 文章编号: 0451- 0712( 2009) 02- 0034- 06
中图分类号: U 441
HIG HW A Y F eb1 2009 No1 2 文献标识码: A
整体式桥台桥梁的简化计算模型研究
彭大文1 , 洪锦祥1, 2
( 11 上海应用技术学院土木建筑与安全工程学院 上海市 200235; 21 福建省交通规划设计院 福州市 350004)
工况 1: 静止土压力+ 二期恒载+ 上部 结构升 温 15 e 。
工况 2: 静止土压力+ 二期恒载+ 上部 结构降 温 15 e 。
静止土压力, 在分析程序 IABS 中会自动考虑, 无需再输入。 41 1 桥台刚度
( 1) 桥台高度。 桥台高度为桥台底面至桥头搭板底面的高差。 现将台后土压力的计算值与朗金土压力作比较, 图 7( 1) 给出了土压力作用位置的比较, 图 7( 2) 给出了 工况 1 时的土压力与朗金被动土压力的比较, 图 7 ( 3) 给出了工况 2时的土压力与朗金主动土压力的 比较。
需要注意的是, 不同荷载工况作用下, 下部结构
图 6 等代桩长和台后土压力计算流程
( 包括桥台、台后填土、桩基础及桩侧地基土) 的位移 不同, 简 化计算 模型中 的等 代桩长 和台 后土 压力 的合力与作用位置也不同, 因此需要对每个控制截 面计算最 不利 荷 载作 用 下的 等 代桩 长 和 台后 土
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