铁路桥梁混凝土盖梁门式墩抗震设计分析

为了研究铁路桥梁混凝土盖梁门式墩的抗震性能,结合高速铁路32.6m标准跨度简支梁,基于Midas建立空间有限元模型,按照《铁路工程抗震设计规范》要求,通过反应谱法分析了墩柱和基础在多遇地震和设计地震作用下的响应,验算了多遇地震作用下墩柱的强度、稳定性及承台和桩基的强度,以及设计地震作用下支座的强度;并通过非线性时程分析法分析了门式墩在罕遇地震作用下纵桥向和横桥向的延性比。结果表明,门式墩在多遇地震作用下墩柱、承台及桩基仍处于弹性工作阶段;在设计地震作用下,支座水平承载力满足抗震设计的连接构造要求;在罕遇地震作用下,门式墩纵桥向和横桥向均满足延性设计要求;在多遇地震和设计地震作用下,有车组合工况比无车组合工况更不利;支座抗震型号应结合地质条件、结构形式、二期恒载和活载等具体计算选取。     

矮墩T构桥梁弹塑性地震响应分析

以某铁路T构大桥为工程背景,利用桥梁有限元分析软件建立该桥空间模型,运用反应谱法和时程分析法计算该桥在地震作用下的地震响应,分别对多遇地震、设计地震及罕遇地震作用下的矮墩T构桥梁进行抗震分析验算,总结双薄壁矮墩T构桥梁的动力特性。计算表明:双肢薄壁墩在矮墩T构桥梁中具有较好的抗震性能,罕遇地震作用下主墩虽进入延性状态,但满足规范大震不倒的要求。这为类似桥梁的抗震设计提供参考。     

某引桥弹塑性地震性能分析

结合工程实例,建立了空间有限元仿真模型,对其进行了相应的时程分析,并对固结墩在罕遇地震作用下的抗震性能进行了研究,结果表明该处桥墩在罕遇地震作用下塑性变形满足规范设计要求,分析结果可为该桥的设计提供参考。     

无轴式摩天轮结构的抗震性能分析

本文通过对潍坊白浪河无轴式摩天轮结构的抗震性能进行分析,为今后类似结构的抗震设计提供参考。首先,采用有限元软件ANSYS对结构进行了动力特性分析;然后,采用振型分解反应谱法和时程分析法计算了多遇地震作用下的结构地震响应;最后,采用弹塑性动力时程分析法进行了罕遇地震作用下的地震响应分析。研究结果表明:结构基频较低而且频谱密集,多数振型以Y向振动为主;多遇地震作用下,结构的强度和变形均满足国家规范要求;罕遇地震作用下,结构构件均处于弹性阶段,结构变形满足国家规范要求。由此可见,无轴式摩天轮结构的抗震性能良好,可为其他类似工程提供借鉴。     

基于ANSYS的大跨斜拉桥地震响应分析及性能评估

为研究西部高烈度地区大跨度斜拉桥的地震响应特点,以兰州市南绕城高速公路上一座跨径为177 m+360 m+177 m的结合梁斜拉桥为研究对象,利用有限元软件ANSYS建立其空间计算模型,分析了该桥的动力特性。运用非线性时程分析法计算桥梁结构在50年超越概率10%和2%两种地震水平作用下的地震响应,并以构件的能力需求比评估了该桥的抗震性能。结果表明:地震作用下主梁纵向振动与横向振动基本不耦合,其竖向位移受纵向地震作用影响较大;由于结构的非对称性,5#塔（南桥塔）的塔顶位移及塔底弯矩均大于4#塔（北桥塔）;在E1和E2两种水平地震作用下,各桥墩和桥塔关键截面以及斜拉索最小能力需求比均大于1,满足抗震性能要求;各桥墩纵桥向能力需求比小于横桥向,而桥塔纵桥向能力需求比大于横桥向,建议在过渡墩和辅助墩上安装减隔震装置,加强其纵桥向抗震性能。     

偏心BRBFs的抗震性能分析

为了解偏心屈曲约束支撑钢框架（BRBFs）的抗震性能,运用pkpm设计软件设计门架式偏心BRBFs和人字形偏心BRBFs两种结构,基于大型有限元软件ANSYS对两种结构进行有限元数值模拟,分析了两种结构在基本烈度作用下的各层位移反应及层间位移角,结果表明,两种结构变形受低阶振型影响较大,沿高度呈倒三角地形分布,结构变形为弯剪形,各层位移及层间位移角均满足规范要求,体现出良好的抗震性能。构件产生塑性变形而耗能时,可以将结构构件等效为结构阻尼进行分析,介绍了等效阻尼比的求解方法。通过对罕遇地震作用下的两种结构的最大层间位移角、层间剪力及顶层位移时程的研究进一步评估两种结构的抗震性能,研究表明,在罕遇地震作用下,人字形偏心BRBFs的抗震性能较好。     

连续梁拱桥抗震性能研究

为了研究铁路大跨度连续梁拱桥的抗震性能,文章以(85+168+85)m连续梁拱桥为例,结合反应谱和非线性时程方法分析结构在多遇地震、设计地震和罕遇地震下的抗震性能以及采用双曲面支座后的抗震性能。结果表明:在多遇地震下桥墩为弹性工作状态,在罕遇地震下桥墩进入塑性,固定墩非线性位移延性比不能满足规范要求。采用了双曲面球型减隔震支座后,可以有效减小纵向固定墩墩底剪力和弯矩值。相关分析方法以及减震措施可以为相似体系铁路梁桥抗震分析提供参考。     

空心高墩铁路桥梁地震易损性分析

为了评价某钢筋混凝土圆形空心高墩铁路桥梁的抗震能力,本文以各墩柱控制截面的截面曲率为损伤指标,采用增量动力分析方法,分析了圆形空心高墩在纵桥向和横桥向地震动作用下的地震响应,得到了桥梁构件和桥梁整体结构控制截面在不同损伤状态下的超越概率,建立了圆形空心高墩铁路桥梁的地震易损性曲线。分析结果表明:纵桥向地震动作用下,各墩柱的墩底截面发生损伤概率较大,支座和墩顶截面是容易发生损伤的部位;横桥向地震动时各墩柱墩底和墩顶截面发生损伤的概率略大于纵桥向地震动,横桥向地震动下各墩墩底不同损伤状态下的概率大于墩顶,因此,在对混凝土空心高墩铁路桥梁进行抗震性能分析时,需要着重对易损性较大的构件进行研究。     

基于MIDAS的某超限混合结构的静力和动力弹塑性分析

利用MIDAS Building分别对某钢-混凝土混合结构进行7度罕遇地震作用下的静力弹塑性Pushover分析和动力弹塑性时程分析,并对两者的结果进行对比分析,结果表明两种方法结构在罕遇地震作用下的结构地震响应基本趋势相同,结构能够满足"大震不倒"的设防要求,Y向抗震性能优于X向抗震性能,但与静力弹塑性分析相比,动力弹塑性时程分析的塑性铰分布更符合实际情况,因此动力弹塑性时程分析更能反映结构的破坏机制。     

姜堰实验小学雏鹰楼加固前后抗震性能分析

围绕泰州市姜堰区实验小学北街校区雏鹰楼的加固设计和抗震性能展开研究。首先,根据检测公司的鉴定结果,采用增大截面加固法和粘贴碳纤维布加固法对其进行加固设计,并对梁、柱截面进行了验算。随后,基于结构分析软件OpenSees建立了三维有限元模型,并对结构动力特性和多遇地震作用下的地震响应进行了分析。最后,开展了结构在设防和罕遇地震作用下的动力弹塑性时程分析,对比分析了远、近场地震作用下结构加固前后的抗震性能。研究结果表明:加固后,结构抗震性能显著提升,梁、柱截面满足抗震要求的同时,结构层间位移角得到有效控制,罕遇地震作用下层间位移角最大可减小78.4%;多遇、设防和罕遇地震作用下,近场地震工况的结构底部层间位移角分别为远场地震工况时的1.42,2.07和3.66倍。     

结合实例对轨道交通高架桥抗震设计的探讨

本文结合北京地铁海山线的结构设计,对轨道交通高架桥抗震设计中普遍存在的概念设计、钢轨影响效应、桩土相互作用以及墩柱截面合理配筋等问题进行分析和探讨。提出在抗震设计中概念设计应先行,明确钢轨对桥跨抗震性能的影响效应,综合比较桩土相互作用的模拟计算方法和延性墩柱截面合理计算方法,提出适用于轨道交通高架桥梁的抗震设计方案,为今后同类桥梁的设计实践工作提供参考。     

氯离子侵蚀效应对RC桥墩抗震性能的影响

为研究混凝土桥梁结构在服役期内由于环境氯离子侵蚀效应引起钢筋、混凝土锈蚀退化等导致结构抗震性能退化的规律,以某多跨钢筋混凝土连续梁桥为例,采用OpenSees软件建立非线性动力分析模型,根据已有研究成果并基于概率方法研究了墩柱截面主筋和箍筋锈蚀的开始时间和锈蚀率大小,进而建立了钢筋的直径及屈服强度退化模型;针对考虑纵筋锈蚀、考虑箍筋锈蚀、同时考虑纵筋和箍筋锈蚀3种情况,分别分析了材料退化对桥墩抗震性能的影响。结果表明:同等条件下箍筋锈蚀比纵筋锈蚀更早;随着时间的推移,氯离子侵蚀效应会导致桥墩抗震能力下降,结构的抗震需求明显增加;与以往只考虑纵筋锈蚀的情况相比,同时考虑箍筋和纵筋锈蚀时桥墩抗震性能退化更严重。     

Performance analysis of Tohoku-Shinkansen viaducts affected by the 2011 Great East Japan earthquake

Tohoku-Shinkansen viaducts in eastern Japan were designed in accordance with specifications published in the 1970s. They have less shear reinforcement than required by current design specifications. Consequently, the No. 5 Inohana viaducts of Tohoku-Shinkansen failed in shear during the 2003 Sanriku-Minami earthquake. The viaducts were retrofitted by means of steel jacketing so that they had sufficient shear capacity. The retrofitted columns of the viaducts performed well during the 2011 Great East Japan earthquake. However, there is a lack of understanding of the impact of these retrofitting interventions on the vulnerability of the viaduct. It is important to recognise the relationship between the damage to the Shinkansen viaduct with retrofitted reinforced concrete columns and the ground motion intensity. After a brief review of the history of the performance of Shinkansen viaducts to several earthquakes prior to the 2011 Great East Japan earthquake, this paper presents fragility curves of the retrofitted and non-retrofitted Tohoku-Shinkansen viaducts based on nonlinear dynamic analyses and Monte Carlo simulation. It was found that the median of the fragility curve associated with the ultimate limit state for retrofitted viaduct is at least five times larger than that for as-built viaduct.     

双室薄壁钢筋混凝土桥墩抗震性能试验研究

根据某实际跨海大桥工程双室薄壁钢筋混凝土桥墩,设计了1∶10的双室薄壁钢筋混凝土桥墩试验模型,进行了水平低周往复加载试验,评价了其整体抗震性能,确定了模型桥墩的开裂弯矩、初始屈服弯矩、完全屈服弯矩及极限承载力,并分析了桥墩的破坏形态、刚度退化情况、桥墩纵筋应变变化情况、加载装置摩擦力的影响。试验结果表明:双室薄壁钢筋混凝土桥墩抗震性能良好,破坏为延性破坏,根据模型桥墩试验结果确定实际桥墩的开裂弯矩、初始屈服弯矩、完全屈服弯矩及极限承载力与有限元分析结果基本一致,验证了实际桥墩结构设计的准确性,保证结构安全可靠。     

Seismic performance of precast hollow bridge piers with different construction details

Currently the design scheme of precast hollow concrete bridge piers will be adopted in bridge design in China, but there is no code including specific design details of precast segmental piers in high seismic risk area. For comparative study of seismic performance of the hollow bridge piers which had different design details, six specimens of hollow section bridge pier were designed and tested. The specimens consist of the monolithic cast-in-place concrete bridge pier, precast segmental prestressed pier with cast-in-place joint and precast segmental concrete bridge pier with dry joints. Results show that all specimens have good displacement capacity. The bridge pier with bonded prestressed strands exhibits better energy dissipation capacity and higher strength. The un-bonded prestressed strand bridge pier displays less residual plastic displacement and energy dissipation capacity. The bridge pier with both bonded prestressed strands at the edge of the section and un-bonded in the center of the section not only exhibits more ductility capacity and less residual plastic displacement, but also shows better energy dissipation capacity. Compared with experimental results of prestressed bridge columns, analytical result demonstrates the developed numerical analysis model would provide the reasonable and accurate results.     

高强钢筋实现低配筋铁路桥墩延性抗震研究

我国铁路桥梁目前仍在大量使用只配有护面钢筋的低配筋桥墩,这类桥墩的变形能力差,在地震作用下易发生脆性破坏。为了提高这类桥墩的抗震性能,提出了采用高强钢筋实现低配筋桥墩延性抗震的思路。对1个配置HRBF500钢筋的低配筋桥墩试件进行低周反复荷载试验,研究试件的破坏形态、滞回特性、刚度退化、耗能性能和延性等。结果表明,试件的破坏模式为延性破坏。在试验研究的基础上,进一步分析高强钢筋实现低配筋桥墩延性抗震的机理。     

设置BRB桥梁排架墩基于位移抗震设计方法

基于“保险丝”和“损伤控制”的抗震设计理念,提出在桥梁双柱式排架墩中通过设置屈曲约束支撑(BRB)以提高其横桥向抗震性能的构想。首先从获得“抗震能力”的角度对设置BRB桥梁排架墩的抗震设计参数进行系统性分析,推导出与剪跨比和墩柱间距与直径(边长)比相关的BRB核心段最大和最小长度取值范围|再从求解“地震需求”角度建立了设置保险丝的(SDOF)主结构体系弹塑性反应谱基本方程,分析该体系的非线性地震反应一般规律|然后,基于体系的“抗震能力”和“地震需求”,发展了设置BRB的桥梁排架墩基于位移的抗震设计方法,并结合一个具体桥梁排架墩实例说明建议设计方法的可行性。     

预制拼装桥墩地震易损性分析

为研究灌浆波纹管连接和带榫头的灌浆波纹管连接两种预制拼装桥墩的抗震性能并对其在地震作用下的易损性进行评估,根据预制拼装桥墩墩底接缝的特点,通过拟静力试验研究,以墩顶漂移率为损伤指标,对其不同的损伤破坏状态进行描述,并确定了对应不同破坏等级的损伤量化指标限值Dcr、Dcy、Dcm和Dcu。采用有限元软件对现浇及预制拼装桥墩进行不同地震作用下的时程分析并建立概率地震需求模型,对其易损性进行评估,并通过改变轴压比、纵筋配筋率,来进一步研究这些参数对预制拼装桥墩易损性的影响。结果表明：虽然预制拼装桥墩与现浇桥墩大部分的破坏形式都为弯曲破坏,但是损伤状态因为接缝而存在差异;采用波纹管连接的预制拼装桥墩与现浇桥墩的地震易损性差别不大,抗震性能基本一致;有榫头构造的预制拼装桥墩在各级地震作用下发生四种损伤破坏的概率最低,这种构造形式的抗震性能优于平面接缝的预制拼装桥墩;轴压比、纵筋配筋率这两种参数对桥墩的易损性影响较大,随着轴压比的增大或配筋率的减小,桥墩的损伤概率增大。     

BFRP模壳加固混凝土墩柱抗震性能试验研究

针对围堰、沉箱等方法加固水下桥梁墩柱需排水施工、成本高、施工困难以及施工周期长等问题,提出BFRP模壳不排水快速加固水下混凝土墩柱技术。为研究该种方法加固混凝土墩柱的抗震性能,设计并制作了5个BFRP模壳加固墩柱和3个未加固普通混凝土墩柱进行低周反复荷载试验,研究了各柱的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能能力及延性,并分析了BFRP模壳加固、混凝土膨胀剂、长细比等因素对墩柱抗震性能的影响。结果表明：BFRP模壳加固后的试件破坏类型为压弯破坏;BFRP模壳加固后,试件的滞回曲线较为饱满,峰值荷载提高了100%~138%,位移延性系数提高了0.4%~38%,耗能能力得到显著提高,总体上,抗震加固效果良好。