小半径曲线梁桥受力特性及设计对策

本文通过对曲线梁桥的内力和病害的分析,讨论了曲线梁桥的设计与直线梁桥的设计的区别,重点探讨小半径曲线梁桥的设计要点以及避免病害产生的设计对策。     

不同约束体系曲线梁桥震害调查及损伤模式分析

为明确地震作用下曲线梁桥震害成因、结构传力机制及薄弱部位,对采用不同约束体系的曲线梁桥进行震害调查及损伤模式分析。归纳总结了汶川地震中采用不同约束体系的曲线梁桥震害;采用非线性时程方法,对比分析了不同水平地震动作用下不同约束体系曲线梁桥构件损伤状态及损伤顺序,探讨了不同约束体曲线梁桥传力机制及耗能机制。研究结果表明:曲线梁桥典型震害主要表现为主梁刚体移位,并伴有转动,主梁移位易导致其与桥台、挡块等发生碰撞,抗震分析中应考虑主梁双向碰撞效应的影响;约束体系为桥梁系统关键薄弱部位,在地震作用下易发生损伤,可将其设计为"保险丝式"单元;不同约束体系曲线梁桥的震害表现及传力机制差异明显,主要取决于约束体系的力学特性,对于采用橡胶支座的桥梁应设置合理限位装置,设置固定墩的桥梁应加强桥墩塑性铰区设计。     

基于独柱支承的曲线匝道桥梁设计

本文从独柱支撑桥梁的结构受力特点出发,介绍了曲线桥梁的支撑方式对内力分布的影响,论述了曲线梁桥调整平衡设计方法,提出了不同支承形式曲线梁桥设计遵循的原则,并对曲线梁桥在施工进行了论述。     

浅析曲线梁桥下部支承方式的设计

本文介绍了曲线桥梁的受力特点,分析了不同支承形式对曲线梁桥受力的影响,为曲线梁桥设计提供参考。     

考虑地震动随机性的隔震曲线连续梁桥动力响应分析

隔震曲线梁桥因结构形式的复杂性与独特性,其地震响应相较于隔震直线梁桥更为复杂。为了研究地震动随机性对隔震曲线梁桥动力响应的影响,建立了某三跨隔震曲线梁桥有限元模型,对不同地震动入射角及不同地震动强度下的隔震曲线梁桥进行了非线性时程分析,同时考虑了曲线梁桥圆心角及隔震支座非线性的影响。以典型地震波为例,研究了隔震支座位移、中墩墩底剪力随地震动入射角、地震动强度及曲线梁桥圆心角的变化规律。结果表明:地震动入射角的随机性对隔震曲线梁桥切向及径向的地震响应有显著影响。切向响应与径向响应最大值所对应的最不利入射角相差约90°;相较于中墩支座,边墩支座的位移响应受曲线梁桥圆心角的影响更大;与中墩径向剪力相比,其切向剪力对圆心角的变化更加敏感;相同地震动入射角下,圆心角的增大使得隔震曲线梁桥中墩受力更加不均衡;当地震动沿着最不利入射角输入时,在同一峰值加速度的地震动作用下,不同圆心角的隔震曲线梁桥的动力响应基本一致。     

城市曲线梁桥爬移现象及解决措施研究

曲线梁桥因其自身特点,易产生爬移现象,既影响行车舒适性,又危害桥梁结构安全。该文首先回顾了影响爬移的重要因素,然后以北京某曲线桥梁为背景,建立了数值模型,探讨了恒载、活载、混凝土收缩徐变、温度、预应力等荷载作用下结构的受力特点,与实际桥梁检测结果对比,探讨了桥梁爬移形成的主要原因。此后探讨了缓解曲线桥梁爬移的主要思路,力图通过合理设计支承形式、合理设置支座预偏心、支座形式优化等方式缓解曲线桥的爬移效果。该文研究表明:合理设置支座预偏心、支承形式优化适用于车流量小,半径小的曲线匝道桥。支座形式优化适用于车流量大,曲率半径大,抗扭能力更强的曲线梁桥。新建曲线梁桥在适当条件下,单独或综合使用以上三种技术措施,可以有效预防爬移病害的发生。     

基于性能的中小跨径装配式梁桥地震易损性分析

标准跨径装配式梁桥由于造价低廉,便于设计和施工,在中国公路路网中广泛使用,成为公路网应用最多的桥型结构。虽然使用广泛,但是针对具有这种设计特点桥梁的地震易损性的研究还比较少。本文以典型的多跨梁桥为例,以使用功能作为设防目标定义了桥梁的5种性能水平,提出了详细的桥墩损伤指标界定值作为桥墩4种损伤极限状态界定准则。在此基础上,明确提出了这类桥梁的地震易损性分析方法,考虑了结构本身主要材料的不确定性和地震动输入的不确定性,得到了结构的地震易损性曲线。根据易损性分析结果,探讨了桥梁失效模式和损伤概率,为公路路网抗震能力分析和应急预案的制定提供了理论依据。     

单梁法分析曲线梁桥的适用条件研究

现有曲线梁建模分析方法主要为单梁法、梁格法以及实体法三种,已有研究表明:单梁法的精确度不高,但由于其建模速度快、计算效率高而倍受设计青睐,故确定单梁法分析曲线梁桥的适用条件(即在何种条件下单梁法具有满足工程设计的足够精度)具有重要的现实意义。该文以结构应力作为主要衡量指标、圆心角作为主要判别手段开展研究。以京开路立交A匝道桥为工程原型,建立大量不同跨径L、桥面宽度B、圆心角?的梁格、单梁模型,对比单梁法与梁格法所得应力,以10%的误差率作为控制指标,反算出临界圆心角,并拟合得到单梁法的适用条件。该文研究成果对曲线梁桥的结构设计分析具有重要意义。     

水平双向地震激励下基于序列最优控制算法曲线梁桥控制分析

针对曲线梁桥在地震作用下出现的平扭耦合作用对结构产生的不利影响,将隔震技术与附加减震装置相结合对平扭耦合进行控制。建立考虑上部结构偏心的曲线梁桥在双向水平地震作用下的振动控制方程,分别采用序列最优控制算法(Sequential Optimal Control,SOC)及经典线性最优控制(Classical linear Optimal Control,COC)对结构进行分析,求解曲线桥两种控制算法的地震响应,并通过比较研究两种控制算法的适用性。结果表明,序列最优控制算法较经典线性最优控制能更有效减小曲线梁桥在水平双向地震作用下的地震反应、抑制结构扭转耦合效应,对减少落梁震害、确保曲线桥抗震安全有较好的工程实用价值。     

两跨连续斜交梁桥振动台试验研究

选取了斜交角、配箍率和轴压比等设计参数,对两跨连续斜交梁桥进行结构动力特性分析和单向地震动输入下结构的地震反应分析。以福建省高速公路某座斜交梁桥为工程背景,设计制作了一座1/5缩尺两跨连续混凝土斜交梁桥试验模型,结合振动台模型试验和数值模拟分析,研究斜交梁桥地震响应及震害特点。振动台模型试验结果表明：不同场地类别的地震动及同一场地类别但不同的地震动作用下,结构的加速度响应、位移响应差别较大;在相同斜交角时,轴压比越小,加速度和位移响应越大;当轴压比相同时,斜交角越小,加速度和位移响应越大。从试验可知,在斜交桥设计中,合理选择斜交角对桥梁动力性能有很大的影响。     

浅谈大跨径钢构梁体裂缝的原因和防治

目前,在我国大跨梁式桥存在大量的梁体开裂病害。一般来说,跨径在100m以下的梁桥,病害较少;跨径在100m-160m的梁桥,其病害就多些;跨径在160m以上的梁桥,其病害就更加严重。梁体开裂病害极大地影响了许多桥梁的使用寿命,甚至是直接造成严重的工程事故,因此,本文针对梁体开裂病害的起因以及预防措施进行讨论。     

近断层地震动下曲线梁桥碰撞效应研究

桥梁的地震碰撞会导致结构局部破坏,甚至造成落梁、倒塌等严重灾害,曲线梁桥的非规则性使得其碰撞效应与直梁桥显著不同。对一典型的三跨曲线梁桥建立多尺度有限元数值模拟模型,利用三维接触-摩擦模型结合显式动力接触算法模拟曲线梁桥上部主梁间的碰撞,研究了近断层地震动下碰撞效应对曲线梁桥地震反应的影响,并对地震动参数、碰撞刚度、伸缩缝间隙及曲率半径进行了详细的参数影响分析研究。研究结果表明:曲线梁桥地震响应受非均匀碰撞影响显著,碰撞限制了主梁相对位移;近断层脉冲地震较其他两类地震对曲线梁桥碰撞效应的影响更为显著,碰撞力最大值随着碰撞刚度和曲率半径的增加而增大,随着伸缩缝间隙的增大而减小,主梁相对位移响应则相反;外侧切向位移较大,落梁很有可能从曲线梁外侧发生。     

爆炸作用下曲线梁桥的倒塌模式

桥梁是交通工程中的重要枢纽结构和社会开放性公共设施,在运营过程中存在意外爆炸和恐怖袭击导致结构损坏甚至倒塌的风险,研究桥梁结构在遭受爆炸冲击后的倒塌模式显得尤为重要。利用流固耦合方法和三阶段方法数值模拟曲线梁桥在桥墩受到爆炸后的破坏效应和倒塌过程。结果表明:200 kg TNT炸药在曲线梁桥中间单柱墩底起爆后,墩柱被迅速逐层破坏,在重力作用下桥梁逐步倒塌,单柱墩是桥梁抗爆防爆设计的关键构件,应加强对墩柱的防护。连续刚构曲线梁桥的倒塌模式会表现出墩柱破坏、梁体下垂、支座处梁底破坏、梁端坠落和梁体在悬臂根部折断等破坏形态。桥台支座是曲线梁桥的重要支撑连接构件,支座或其附近区域破坏是主梁落梁的重要原因,建议在立交桥的抗爆设计中采取强连接约束措施以延缓或防止桥梁倒塌。     

多维非平稳随机激励下隔震曲线梁桥的非线性振动控制EI北大核心CSCD

隔震曲线梁桥的平面不规则性引起的弯扭耦合效应,使其地震响应与隔震直梁桥相比更加复杂,为了有效的抑制隔震曲线梁桥地震中过大的梁体及支座位移,采取半主动控制策略来保证其安全性。采用经典的Bouc-Wen模型,建立考虑上部结构偏心的隔震曲线梁桥非线性振动控制方程,将该方程等效线性化后,输入考虑扭转分量的多维非平稳随机激励。利用混合精细积分法对无控、经典最优控制(COC)以及序列最优控制(SOC)后的隔震曲线梁桥进行随机响应分析。结果表明:在罕遇非平稳随机激励下,隔震曲线梁桥的动力响应呈现出非平稳特性,且考虑扭转分量的多维非平稳随机激励对隔震曲线梁桥动力响应影响要大于未考虑扭转分量下的;运用经典最优控制以及序列最优控制控制下的隔震曲线梁桥各个方向的的动力响应都有明显的减小,且结构动力响应的非平稳特性也得到了明显的抑制。     

对多跨简支T梁桥加固方法探讨

20世纪各个年代我国修建了大量的装配式简支T梁桥。随着运营年限的增加及交通发展,大量此类桥梁面临承载能力下降及设计荷载不足的窘境,为了提高此类桥梁的承载能力及安全性能,对该类旧桥采取加固措施势在必行。本文将以跨径为16.76m+16.76m两跨简支T梁桥为例,来分析简支T梁变连续加固措施的效应及方法。     

曲线梁桥地震响应的简化分析方法

曲线梁桥的平面不规则性引起的弯扭耦合效应,导致了地震响应的复杂性。对弹性支座上的刚性桥面系统建立了具有刚度偏心的简单曲线梁桥模型,给出了自振特性和地震响应的简化计算方法。通过数值模拟比较,系统地分析了各种影响因素及其对曲线梁桥动力响应的影响规律和计算图表,可以在抗震初步设计中参考使用。     

箱型梁桥分析的样条子域法

本文提出了一种可用于箱型梁桥分析的半解析方法，首先将箱型梁桥沿跨径方向分为多个子域，建立子域半解析位移场，然后将子域离散多个单元，并利用子域位移场将单元自由度转化为子域自由度，利用罚函数建立修正的势能泛函，导出结构总体刚度矩阵。     

曲率半径对曲线箱梁桥车辆荷载作用下冲击效应的影响

针对复杂的车桥耦合振动问题,桥梁结构采用三梁式模型进行离散,首先基于ANSYS提出了简便的分离迭代解法,给出了该问题的详细推导过程和计算步骤,同时通过现场试验对所提出的方法进行了验证。通过快速傅里叶逆变换采用三角级数方法模拟了桥面不平度及其速度项,考虑车辆在曲线梁桥上的行驶偏心,分析了曲率半径和车速对曲线梁桥冲击效应的影响。结果表明:曲线梁桥的位移和内力动力放大系数大于直线梁桥的,且不同位置不同项目的内力和位移之间的动力放大系数的数值差别很大。内力和位移的动力放大系数对曲率半径的变化的敏感性各不相同,当曲率半径小于某个特征值后,动力放大系数变化很大。     

大跨径钢-混合梁连续刚构桥主桥受力特性分析

针对传统分析方法在对大跨径钢-混合梁连续刚构桥的主桥受力特性分析时,存在分析结果与实际桥梁受力数据相差较大,影响分析结果准度度问题,开展大跨径钢-混合梁连续刚构桥主桥受力特性分析方法设计研究。通过构建大跨径钢-混合梁连续刚构桥主桥有限元模型、绘制主桥桥梁位置与应力曲线、绘制主桥桥梁竖向位移与转角曲线、基于双曲线的主桥受力特性分析,提出一种全新的分析方法。通过对比实验证明,新的分析方法与传统分析方法相比,得出的结果与实际一致,具有更高的分析准确性。     

三维地震动作用下曲线连续梁桥减震控制研究

为了减少双支承曲线梁桥的地震破坏效应,提出了利用液体粘滞阻尼器进行曲线梁桥减震控制的方法,建立曲线连续梁桥的空间有限元模型和动力仿真模型,在桥梁墩台活动支座部位设置切向和径向液体粘滞减震装置,输入三维地震动计算分析了桥梁主动控制、半主动控制和被动控制三种减震方法的减震效果。结果表明,曲线梁桥的地震反应表现出显著的纵桥向与横桥向的耦合特性,在减震控制计算时必须同时输入三维地震动并设置纵横向减震装置。粘滞阻尼器能够控制曲线梁桥内外墩的内力趋于接近,三种减震控制方法均能有效地减小曲线梁桥的梁端位移和固定墩墩底内力,且三种方法的减震效果和地震反应时程的差别均相对较小,主动控制和半主动控制没有表现出明显的优越性,建议在实际曲线梁桥的抗震减震设计中应用粘滞阻尼器被动控制。