砂土液化分析方法对连续梁桥地震响应的影响对比研究

为了研究液化场地下桩-土共同作用对连续梁桥地震响应的影响,基于McGann指数衰减函数,提出了修正p-y曲线法模拟砂土液化效应。以某三跨连续梁桥为工程背景,对比研究了墩底固结法、土弹簧法、m法以及修正p-y曲线法对桥梁地震响应的影响,并对液化层厚度和埋深进行了参数分析。研究表明:墩底固结法和土弹簧法大大高估了液化场地下桩基的刚度,导致桥梁内力响应偏大;采用修正p-y曲线法得到的桥梁内力响应最小,但主梁位移却远大于其余三种方法,说明砂土液化对桥梁最不利的影响在于过大的位移;随着液化层厚度的增大,桥梁内力响应先下降后趋于稳定;液化层埋深的变化对桥梁内力响应的影响较小;m法得到的桩顶附近内力远大于p-y曲线法,而在桩身中部则明显低于p-y曲线法,因此按照m法进行桩身配筋时可能导致桩顶偏保守,桩身中部偏不安全。     

大跨度斜拉桥考虑桩土耦合效应下的动力响应分析

利用推导的黏弹性边界的等价形式处理土对结构的影响,分别采用时程分析、虚拟激励法计算结构的响应与内力。通过分析发现,由于苏通桥桩长,考虑土-结构相互作用后,结构整体刚度明显变小,其自振周期变长,结构位移明显比不考虑相互作用时增加。桩-土相互作用的存在使上部结构内力减小;相对于承台固结模型,考虑桩-土-结构相互作用使结构位移增大;与此同时主塔塔底、辅助墩及过渡墩墩底的剪力、弯矩减小,因此桩基础是控制抗震设计最关键的地方之一;鉴于地震波的输入组合对结构响应影响较为明显,在抗震设计时,需多工况输入组合求出地震作用下内力与位移的最大值组合才能保障结构的安全可靠。     

多点激励下大跨度连续刚构桥地震响应振动台阵试验研究

目前对于大跨度桥梁在多维多点激励下的地震响应尚缺乏试验研究。以一高墩大跨度钢筋混凝土连续刚构桥工程为对象,按1/10比例设计和制作一座三跨刚构桥模型,并通过地震模拟振动台阵试验,研究一致激励、行波激励和局部场地效应等对刚构桥地震响应的影响。研究表明:刚构桥对地震动的频谱特性十分敏感,地震响应差异较大;行波效应增大桥墩变形和墩底应变,其影响程度随视波速和墩梁约束的不同而有差异,且桥墩墩底较墩梁固结处对行波效应更为敏感;局部场地效应增大桥墩变形和墩底应变,且其对中墩和边墩以及墩底和墩梁固结处的影响有所不同;同时考虑行波效应和局部场地效应,桥墩的动力响应较一致激励以及单独考虑行波效应和局部场地效应时有所增大。因此,在长大桥梁地震响应精细化分析中必须考虑地震动空间效应。     

多点激励下桩-土-斜拉桥全模型振动台试验研究

大跨斜拉桥的自振频率和阻尼低以及空间尺度大,其地震响应受桩基础、场地土特性和地震动空间效应的影响较大。然而,由于试验条件和技术所限,目前尚缺乏相关的全模型振动台试验研究。以一座试设计主跨1400m超大跨斜拉桥为原型,设计和制作了一座几何相似比为1/70且包括上部结构、桩基础和场地土等在内的试验模型,通过振动台试验研究了多点激励对桩-土-斜拉桥全模型地震响应的影响及其规律。试验结果表明：纵向多点激励使一侧主塔的纵向位移、一侧主塔和桥墩的纵向桩-土-结构相互作用效果以及主跨一侧竖向位移增大,而另一侧减小;横向多点激励使一侧主塔的横向位移和一侧桥墩的横向桩-土-结构相互作用效果增大,另一侧减小,但使两侧主塔的横向桩-土-结构相互作用效果和主跨两侧横向位移响应均增大;桩-土-结构相互作用对斜拉桥的加速度响应产生不利影响。基于上述结果,大跨斜拉桥的抗震设计或性能评估应考虑多点激励和桩-土-结构相互作用的影响。     

不同类型地震动作用下双柱墩梁桥的隔震控制

远场类谐和地震动更易引起桥梁破坏,为此,以某双柱墩梁桥为结构,分别建立抗震模型与隔震模型,分析其在远场类谐和地震动与普通地震动下的动力响应,揭示隔震后主梁、墩柱和支座的地震响应变化。此外,分析SSI效应时隔震梁桥的主梁位移、桥墩弯矩和剪力以及墩顶位移变化规律。结果表明;远场类谐和地震动下隔震可减少主梁纵桥向位移防止主梁与桥台碰撞,当类谐和地震动峰值加速度较大时,隔震梁桥桥墩横桥向地震响应较抗震结构会有所增大,带来不利影响;考虑桩-土作用的梁桥墩-系梁连接点纵向弯矩随着桩-土刚度减小而增大,墩-系梁连接点容易发生纵向弯曲破坏。     

桩土效应对钢筋混凝土双壁墩地震响应的影响

文章以某高速铁路预应力混凝土连续刚构桥施工阶段的最大悬臂状态为研究体系,运用IDA的方法,通过OpenSEES建立考虑和不考虑桩土效应的两种空间有限元模型,进行非线性时程分析。研究了桩土效应对结构自振周期的影响以及不同地震动强度作用下桩土效应对桥墩墩底曲率和墩顶位移的影响。结果表明,考虑桩土效应后结构自振周期变长,墩底最大曲率变小,墩顶最大位移一般会变大,但其值还与输入地震波的频谱特性及地震动强度有关,不排除考虑桩土效应后在某种地震波作用下当地震动强度较大时墩顶位移最大值会变小的情况。     

基于CA模型的连续梁桥动力响应的研究

基于元胞自动机模型(CA模型)的车辆行驶仿真模型与实测数据,编制和修正了双车道随机车流仿真模拟程序,并在ABAQUS内对比连续梁在随机车流荷载与支座固结、墩底固结及考虑桩-土相互作用情况下的动力响应情况。结果表明:桩-土相互作用对桥梁横向振动特性的影响较大,对竖向振动特性的影响比较小,对墩顶位移幅值的影响比桥面大;支座固结与墩底固结模型的计算结果可能存在较大误差。     

考虑结构-水相互作用的连续刚构桥水平地震反应分析

以三水二桥为实例,采用结构有限元法对具有单肢薄壁墩的连续刚构桥进行水平地震反应分析,分析时考虑了桩-土相互作用和结构-水相互作用以及不同水深对结构地震反应的影响.计算结果表明:桩-土相互作用和结构-水相互作用对该种连续刚构桥的抗震是不利的;按反应谱法计算所得桥墩的横向内力较大,按时程分析法计算所得主梁内力和桥墩的纵向内力较大;连续刚构桥抗震设计时应采用反应谱法和时程分析法相结合进行分析,所得的成果和分析结论可供同类桥抗震分析参考.     

桩墩配筋率比对桥梁结构塑性区长度的影响

采用弹塑性纤维单元模型对某连续梁桥桥墩及桩基进行了考虑桩-土动力相互作用的非线性地震反应分析,分析了不同类型地震波作用下桥墩及桩基的动力响应,重点研究了不同桩墩配筋率比对结构塑性区开展程度及动力响应的影响。结果表明:随着桩墩配筋率比的改变,桥墩和桩基的反应塑性率呈现出不同的变化趋势,桩墩配筋率比的大小对桥梁结构的塑性区开展有显著影响;桥墩的配筋率大小不仅对桥墩塑性区开展有显著影响,而且对桩基的影响较大;不同类型的地震波对群桩基础桥墩结构的动力响应影响不同,长周期地震波对结构的影响最大,内陆直下型地震波次之,板块边界型地震波最小。     

桩—土相互作用对高墩简支梁桥地震响应的影响

本文以位于木里县的达娃二桥为工程背景,利用反应谱法进行高墩简支梁桥在E2地震作用下的响应分析,分析对比考虑桩—土相互作用效应与否对高墩简支梁桥地震响应的影响。结果表明:当考虑桩—土相互作用时,结构的体系变的更柔,结构位移变大;主墩的弯矩变小,剪力变化趋势相同,但极值点位置发生变化;主梁的内力变化有大有小。     

地面横向往返运动下可液化土层中桩基响应机理

通过非液化和液化土层中桩基础宏观震害现象以及等幅波与真实地震波振动台模型实验中桩和土层的加速度、位移、桩土相互作用力、桩动力p-y曲线、桩身弯矩与孔压发展过程对比,研究地震引起的地面横向往返运动下可液化土层中桩基响应机理.结果表明:非液化土层中上部结构惯性力控制着桩的反应性态,桩头加速度和桩身弯矩与土层加速度时程基本保持一致;液化过程中桩土相互作用力呈现明显增大现象,土体侧向刚度虽然衰减,但同时土层相对位移和桩土相对位移增大的影响更为强烈,即土层和桩土相对位移对桩土相互作用力增大的作用明显大于土体刚度衰减引起桩土相互作用力减小的作用;液化土层中桩土相互作用最大反应不是在土层加速度峰值时刻,而是土体相对位移达到最大时响应最大,此时土层孔压比为0.8左右;非液化土层中桩土相互关系为桩推土,惯性力是控制因素,液化土层中则为土推桩,土体位移起主要作用,而液化发展是这一转变决定性因素;常规仅考虑土体刚度衰减的拟静力方法不适合液化土层中桩基础地震响应计算分析.     

基于不同隔震体系的预制拼装桥墩桥梁结构 地震响应分析

为了研究预制拼装桥墩桥梁结构的地震响应,基于OpenSEES有限元分析软件建立墩顶隔震和墩底隔震的预制拼装桥墩连续梁桥分析模型; 通过分析桥梁模型在3组不同强度、不同特性地震动激励下的动力特性、位移、内力、残余位移、预应力筋预应力、接缝压力等参数的变化,对隔震体系的隔震效果进行评估并给出了墩底隔震桥梁的设计建议。结果表明:预制拼装桥墩连续梁桥采用墩顶隔震体系和墩底隔震体系均可以大幅减小桥梁在地震中的位移和内力,延长桥梁自振周期; 采用墩梁固接、墩底隔震的桥梁结构相比于直接采用隔震支座连接墩梁的桥梁结构具有更长的自振周期、更小的震中位移和墩顶残余位移,表现出更好的隔震效果,在大地震中墩底隔震体系隔震优势更加明显; 采用墩底隔震体系的桥梁预制拼装桥墩会有更大的预应力变化、预应力损失和接缝竖向压力,因此隔震支座也应具备更高的性能。     

考虑桩土作用某连续梁桥抗震性能研究

以某高速铁路桥梁作为研究对象,运用大型有限元软件Midas构建了该桥的三维仿真模型,对该类型桥梁的抗震性能进行研究。首先,利用商业通用软件Midas建立该桥梁的考虑桩土作用与墩底固结的有限元模型;然后,分别对该桥的两种模型进行动力时程分析。分析结果显示,该桥在墩底固结与桩土作用下两种工况下运用时程分析法得到的最大位移分别为15.33 mm与31.56 mm,并且对其计算结果进行对比,发现考虑桩土作用下桥梁的位移大于墩底固结,但是固定墩弯矩明显变小。本文研究可以为类似铁路桥梁结构设计提供参考。     

不同桩基模拟方法对液化场地桥梁地震响应的影响

为了考察桩 土相互作用以及桩基土液化对桥梁结构地震响应的影响,针对处于可液化场地的某座铁路三跨预应力连续梁 拱组合桥,利用ANSYS有限元计算软件建立墩底固结模型Ⅰ及基于m值法和P-Y曲线法的全桩模型Ⅱ和模型Ⅲ,并对各模型进行振动特性计算分析和时程计算分析。结果表明:3个有限元模型的基本振型相同,均为面外横向侧弯;全桩模型Ⅱ和模型Ⅲ前5阶振型分布特点一致,验证了模型对比分析方式和P-Y曲线法的合理性;模型Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ的一阶频率分别为0.836 69,0.518 95,0.502 78 Hz,拱顶横向位移时程计算值分别为0.005 13,0.020 3,0.022 1 m;考虑桩 土相互作用及液化土非线性后,结构关键位置位移响应值进一步增大;所得结论可为今后可液化场地的桥梁进行抗震分析提供参考。     

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。     

深水港码头高承台桩土共同作用数值模拟分析

某深水港码头方案设计提出了3种结构形式:斜坡堤结构、单排斜顶桩板桩、双排斜顶桩板桩。本文采用平面弹塑性有限元法进行码头施工过程模拟,重点研究了码头平台沿水平方向位移、桩身轴力与弯矩分布,并选取了具有典型性的2个断面,持力层分别为微风化花岗岩层与粘土层,侧重进行了不同方案比较。计算结果很好地反映出了高承台桩基受力变形特点,并总结出高承台桩桩土共同作用变形的几点规律,可为同类工程的建设提供参考。     

考虑波动效应的SH简谐地震波作用下单桩水平振动研究

借助于土体的一维波动模型求解了SH简谐地震波作用下土层的水平振动,从三维轴对模型出发考虑桩周土的水平波动效应,通过引入势函数并运用分离变量法在考虑桩–土相互作用的情况下求解了SH简谐地震波作用下由于桩土相互作用引起的土层的径向位移、水平位移以及土体对桩基的水平作用力,并在此基础上建立了SH简谐地震波作用下桩基的水平振动方程,借助于三角函数的正交性和桩–土接触面处的连续条件求得了桩基的水平位移。借助于放大因子的概念研究了SH简谐地震波对桩顶水平位移的影响。研究表明：SH简谐地震波作用下桩基的动力响应存在有共振现象;放大因子随频率的变化曲线存在3个峰值,前两个峰值相对较大;当桩土模量比较大时桩土模量比对放大因子几乎没有影响。     

动冰力模型参数对墩柱结构非线性地震反应影响研究

结冰水域墩柱结构往往被大片的海冰包围,地震作用下,把冰与墩柱结构的相互作用以动冰力模型的形式考虑将大大简化结构地震反应的工作量,但合理的动冰力模型参数仍有待于进一步研究。本文对已有冰力模型进行分析,在适用于地震动力反应分析的Croteau冰力模型的基础上,建立冰水域墩柱结构地震反应计算模型,并以一桥墩为研究对象,研究该冰力模型参数对墩柱结构地震非线性反应的影响。结果表明:地震作用下海冰对桥墩的影响随着冰力模型中加载位移的增大而减小,且加载位移对墩底的剪力影响较小而对弯矩影响较大;动冰力模型中的位移比小于1.5时,结构的地震响应偏小,为了冰水域墩柱结构的抗震设计更安全,建议动冰力模型中位移比取2.0～2.5。     

辅助墩对大跨度斜拉桥活载和动力响应的影响

斜拉桥是一种特殊结构的桥梁,其特殊之处就在于可以给定一个拉索的初拉力,这个拉力会改变整个斜拉桥结构体系的内力和变形以及各个部件的受力,但是影响斜拉桥内力的因素还有很多,比如说辅助墩。对于斜拉桥这样的大跨度超静定体系,地震、台风以及车辆移动荷载等动力激励的作用下动力反应较为敏感,所以研究斜拉桥的动力响应对其是非常重要的。本文以某斜拉桥为例分析了辅助墩对斜拉桥活载响应的影响,活载作用下辅助墩设置的合理位置,以及辅助墩对斜拉桥动力特性和地震响应的影响。