非规则梁桥纵向地震反应及碰撞效应

针对我国西部山区典型的非规则梁式桥梁 ,采用非线性时程地震反应分析方法 ,探讨了纵向地震作用下非规则梁桥相邻联的非同向振动特性和伸缩缝处的碰撞效应。结果表明 :当梁式桥相邻联周期相差较大时 ,纵向地震作用下 ,会导致伸缩缝处相邻梁体较大的相对位移和碰撞 ,碰撞导致低墩地震反应增大 ,对结构抗震不利。还提出了减小相邻联非同向振动和伸缩缝处碰撞效应的措施和方法     

桥台伸缩缝处的碰撞对地震反应的影响

连续梁桥在地震作用下,伸缩缝处发生碰撞而造成结构破坏。本文在建立考虑桥台与梁之间碰撞效应的简化刚体模型的基础上,采用有限元分析软件ANSYS对模型进行地震反应时程分析,研究了在考虑桥台与梁之间碰撞作用下,纵向地震作用时梁与梁伸缩缝处的碰撞效应。并分析了梁与桥台的碰撞对桥梁结构位移的影响,研究结果对类似的连续梁桥的抗震设计有一定的参考价值。     

无桥台伸缩缝多联桥跨结构地震碰撞响应研究

针对地震作用下多联长桥结构中伸缩缝处的碰撞破坏,提出一种取消桥台伸缩缝保留两联间桥墩伸缩缝的新型多联桥跨结构。用Kelvin接触单元模拟桥台伸缩缝和桥墩两联间伸缩缝在地震作用下的碰撞效应,构建包括墩柱、主梁、支座和伸缩缝在内的全桥空间动力分析模型。依托某市立交体系中一座独立多联长曲线匝道桥梁工程,建立4个计算模型;分别输入2组地震波的单维和多维8种地震动工况;利用非线性时程分析法,研究各计算模型在多种地震输入工况下桥台伸缩缝和桥墩两联间伸缩缝的碰撞响应差异。结果表明:无桥台伸缩缝多联桥跨结构可以有效消除或减小地震荷载作用下桥跨结构中伸缩缝处的碰撞破坏,是一种十分有利的抗震结构形式。     

城市桥梁在地震作用下碰撞的控制研究

地震作用下桥梁伸缩缝处发生碰撞作用会产生严重后果,为避免发生的碰撞现象及落梁,本文运用磁流变阻尼器对高架桥梁进行地震作用下的碰撞控制,分析磁流变半主动控制的控制效果。     

地震输入工况对曲线桥梁伸缩缝碰撞响应的影响

针对曲线桥梁伸缩缝地震碰撞破坏现象,结合某多层互通式立交体系中单支多联曲线箱梁桥工程,建立带伸缩缝曲线桥梁的空间动力分析模型。用Kelvin接触单元模拟伸缩缝处地震碰撞效应,建立包含墩柱、主梁、支座和伸缩缝的全桥有限元模型。利用非线性时程分析法,分别输入两组地震波的单维和多维8种地震动工况,分析不同地震工况作用下曲线桥梁伸缩缝的碰撞响应。结果表明:曲线桥梁不同方向地震动响应存在耦合,其伸缩缝碰撞响应的研究应采用多组地震波的单维和多维输入工况分别计算。     

斜交装配式简支梁桥地震非均匀碰撞效应

鉴于地震作用下斜交梁桥的不规则平面旋转位移使得应用接触单元法计算斜交梁桥碰撞效应存在一定的局限性,为了探讨三向地震作用下斜交装配式简支梁桥的地震碰撞力、梁端应力和墩底应力的非均匀分布规律,提出了采用显式动力接触算法计算斜交梁桥地震碰撞效应的数值模拟方法。结果表明:斜交简支梁桥横桥向的碰撞比纵桥向的碰撞更加剧烈;桥台背墙对边主梁的碰撞力大,对中间主梁的碰撞力小;桥面两侧的梁间碰撞力大,桥面中心线的梁间碰撞力小;挡块根部受到的碰撞力大,相应部位的边主梁横向应力大;挡块端部受到的碰撞力小,相应部位的边主梁横向应力小;碰撞对台柱底部几乎没有影响,斜交梁桥的地震碰撞力分布极不均匀,总体上表现出“四角四边大,中间部位小”的特点。     

地震作用下大跨斜拉桥主桥与多联引桥伸缩缝处连锁碰撞效应研究

针对地震作用下大跨斜拉桥主桥与多联引桥间易发生连锁碰撞现象,以一座典型大跨斜拉桥为研究背景,采用SAP2000 Nonlinear有限元程序,建立考虑主桥与多联引桥伸缩缝处碰撞效应的桥梁结构三维非线性计算模型,采用非线性时程分析法,研究大跨斜拉桥主桥与多联引桥伸缩缝处连锁碰撞效应对桥梁抗震性能的影响,并分析初始间隙、引桥周期比对连锁碰撞效应的影响规律。研究结果表明:若仅在引桥-引桥相邻梁体间发生碰撞,碰撞效应对短周期联引桥影响不大,但对长周期联引桥有一定影响,即会增大长周期联引桥梁端位移、梁墩相对位移以及固定墩墩底地震响应;而若主桥与多联引桥间发生连锁碰撞,不仅会显著增大短周期联引桥梁端位移、梁墩相对位移以及桥墩地震响应,而且会进一步增大长周期联引桥梁端位移、梁墩相对位移以及桥墩地震响应,更易引起各联引桥桥墩破坏或梁体落梁;随着初始间隙的增大,连锁碰撞效应对引桥结构的影响减弱;随着短周期联引桥基本周期的减小,连锁碰撞效应对短周期联的影响也有所降低。     

桥梁中抗震限位装置设计方法的研究

为防止桥梁上部结构在地震中发生落梁破坏,通常在伸缩缝处安装限位装置。在调查影响伸缩缝处相邻梁体相对位移因素的基础上,根据线性化模型提出一种限位装置设计方法。该方法既考虑了相邻桥跨不同向振动的动力特性,又考虑了相邻梁体间碰撞对相对位移的影响。运用替代结构法考虑墩柱的弹塑性,使用考虑碰撞效应的相对位移反应谱考虑碰撞对相对位移的影响。通过参数研究对提出的限位装置设计方法的可靠性进行验证,并通过与已有的限位装置设计方法相比,评估了所提出的限位装置设计方法的限位效果。与已有的设计方法相比,本文提出的限位装置设计方法与非线性时程分析结果的相关性更好。     

梁端碰撞对曲线梁桥地震反应的影响

以某曲线梁桥为对象,研究了梁端碰撞对该类型桥梁地震反应的影响。通过有限元软件SAP2000,建立空间杆系模型,采用时程法模拟分析多联曲线桥在地震荷载作用下的碰撞现象。分析结果表明,曲线桥在地震下的梁端纵桥向位移明显大于直线桥。对于多联曲线桥梁,即使各联情况完全相同,相邻联的主梁仍会产生碰撞。另外,随曲率半径的减小,碰撞向梁端的圆弧外侧集中。     

地震作用下橡胶减振装置对相邻建筑碰撞响应影响分析

地震作用下,相邻建筑由于间距不足经常发生碰撞。在相邻建筑间添加聚合物(如橡胶)减振装置(SAD)可以有效减小地震作用下结构的碰撞力。文中对聚合物SAD减轻相邻结构碰撞效应进行了重点分析。为研究有无SAD下相邻结构的减轻碰撞的效果,使用了不同类型的碰撞力模型来模拟并计算地震作用下相邻框架结构的碰撞响应。结果表明,SAD可以减小结构碰撞力的峰值,但同时也增加了碰撞的次数。SAD材料的不同,对碰撞响应的影响效果也不同,有时可能会产生相反的效果。     

地震作用下横向碰撞对连续梁桥地震反应的影响

地震作用下,结构的碰撞问题被认为是影响结构地震反应和结构抗震性能的一个重要因素,碰撞是一种非常复杂的非线性问题,其影响因素很多.采用非线性时程地震反应分析方法,探讨了横向地震作用下梁体与抗震挡块间的碰撞对连续梁桥地震反应的影响,结果表明:梁体与抗震挡块间的碰撞不仅产生很大的撞击力.还会导致桥墩的地震需求增大,对结构抗震不利.通过参数分析表明接触单元刚度、初始间隙以及墩高等参数对碰撞效应有很大影响.     

Devices for protecting bridge superstructure from pounding and unseating damages: an overview

Previous earthquakes have highlighted the seismic vulnerability of bridges due to excessive movements at expansion joints. This movement could lead to the catastrophic unseating failure if the provided seat width is inadequate. Moreover, seismic pounding is inevitable during a strong earthquake due to the limited gap size normally provided at the expansion joints. Various types of restrainers, dampers and other devices have been proposed to limit the joint movement or to accommodate the joint movement so that the damages caused by excessive relative displacements could be mitigated. To select and design appropriate devices to mitigate the relative displacement-induced damages to bridge structures during earthquake shaking, it is important that results from the previous studies are well understood. This paper presents an overview on various pounding and unseating mitigation devices that have been proposed by various researchers. Based on an extensive review of up-to-date literatures, the merits and limitations of these devices are discussed.     

相邻结构碰撞研究进展

地震引起的相邻结构碰撞会导致结构局部破坏或倒塌，造成人员伤亡和财产损失。文章将相邻结构碰撞模型分为经典碰撞模型、接触单元法碰撞力模型和有限元碰撞模型，并对研究现状分别进行介绍，梳理相邻结构设计参数对结构碰撞响应的影响，归纳最小防震缝宽度对相邻结构的影响及缝宽的计算方法，总结相邻结构防止碰撞的研究，分析相邻结构碰撞研究中存在的问题，提出今后应研究的方向。     

Influence of ground motion characteristics on seismic response of skewed bridges

Skewed bridges are bridges with longitudinal axes at an angle to the abutments. They are more susceptible to damage during seismic events due to in-plane rotations of the girders induced, especially when pounding occurs. Most current design standards do not consider many factors that could significantly affect the response of skewed bridges, such as the skew angle and effect of the supporting soil. A bridge-abutment model with 0°, 30°, and 45° skew angles were subjected to shake table tests. Ground motions were simulated based on the New Zealand design spectra for Class C and E soil conditions. The effects of the different characteristics of ground motions on the seismic response of skewed bridges considering presence of pounding and the supporting soil were investigated. The results were also used to evaluate the recommendation of girder seat lengths specified in design specifications, e.g. the New Zealand Transport Agency (NZTA) Bridge Manual. It was found that the NZTA recommendation for seat length could potentially significantly underestimate the out-of-plane movements of the girders. In the worst case, the displacement of the skewed bridge was up to 3.48 times that of the straight bridge – much larger than the recommended value of 1.25 times.     

梁式桥防止地震碰撞及落梁装置与措施的研究进展

在强烈地震中,桥梁上部结构在伸缩缝处发生的碰撞能够引起上部结构的破坏,并影响到支座、墩身和基底的受力状态,在地震作用下的落梁现象也多有发生。本文综述了国内外在避免地震时桥梁之间的碰撞及防止落梁措施方面的研究进展,并且介绍了几种纵向连接装置的性能。对进一步研究提出了新的思路。     

解决已有建筑物地震时碰撞问题的几点讨论

五、六十年代建成的大型公共建筑,不少都由变形缝分成各自独立的区段,但缝宽均不能满足现行抗震规范对防震缝最小宽度的要求,地震时相邻区段可能互撞导致严重破坏甚至倒塌。本文通过几个具体实例,对这些建筑物地震时碰撞问题进行探讨,提出一些具体的措施,供建筑工程技术人员参考。     

城市桥梁地震反应中防碰撞措施分析

在地震过程中城市桥梁上部相邻结构的碰撞,不仅使结构受损,甚至发生倒塌,这是地震工程研究领域一个关键而又难以解决的问题。给出各国规范对于落梁防止装置的规定,通过对工程实践中常采用的防碰撞措施进行分析,改进了常用的拉杆装置、落梁防止装置的设计方法,给出了简化的计算方法,可以更好的应用到工程实践中。