大跨度钢管混凝土拱桥非线性地震响应分析

研究了大跨度钢管混凝土拱桥在同步激励和多点激励作用下的非线性地震响应特性及主要影响因素。采用时程分析法计算了大跨度钢管混凝土拱桥的非线性地震响应,研究了几何非线性对结构地震响应的影响,探讨了恒载内力和构型、多点激励效应等因素对大跨度钢管混凝土拱桥非线性地震响应特性的影响,结果表明结构的几何非线性性质对大跨度钢管混凝土拱桥的地震响应有较大影响。     

浅谈钢管混凝土拱桥的损伤破坏与加固

钢管混凝土拱桥属于钢—混凝土组合结构的一种,它根据钢管与混凝土的组合关系分为内填型钢—混凝土拱桥组合形式与内填外包型钢—混凝土拱桥组合形式。本文主要介绍以上两种钢—混凝土拱桥破坏的几种主要形式及这几种破坏形式的主要原应,以及这几种破坏的形式的主要预防与加固方法。     

由钢筋混凝土剪力墙和钢管混凝土框架组成的高层组合结构抗震性能研究

建筑结构中,由钢管混凝土柱和钢梁组成的组合框架得到广泛应用。在中国,组合框架结构常与钢筋混凝土剪力墙组合构成高层建筑结构。然而,对这种结构抗震性能的研究却很少。对2个由组合框架和钢筋混凝土剪力墙组成的30层建筑模型进行振动台试验,组合框架分别采用钢管混凝土圆柱和方柱;分别选用了加速度峰值为0.2g,0.4g,0.6g及0.8g的Taft波,ElCentro波和天津波。结果表明:地震作用下组合框架能很好地与核心混凝土剪力墙结构共同工作,2个模型均表现出了很好的抗震性能。     

圆形钢管混凝土叠合构件抗冲击性能试验研究

开展了钢管混凝土叠合试件落锤冲击系列试验,研究了横向落锤冲击荷载下圆形钢管混凝土叠合试件的破 坏模态、整体变形和局部变形特点,将钢管混凝土叠合试件与钢管混凝土试件、钢筋混凝土试件在横向冲击荷载 下的破坏模态进行对比。分析了冲击力、轴力和跨中挠度时程曲线的特征,研究了冲击能量、轴力和钢管厚度等 参数对圆形钢管混凝土叠合试件在横向冲击荷载作用下力学性能的影响规律。研究结果表明,管外钢筋混凝土部 件与核心钢管混凝土部件能够协调互补、共同工作,叠合试件表现出良好的抗冲击性能。在该试验的参数范围内 ,随着冲击能量的增加,冲击力峰值、跨中挠度峰值、冲击持续时间增加;预加轴压力试件的冲击力峰值较大、 冲击力平台值较小;钢管厚度较大试件的冲击力峰值和冲击力平台值较大,跨中挠度峰值较小、冲击持续时间较 短。     

由钢筋混凝土剪力墙和钢管混凝土框架组成的高层组合结构抗震性能研究

建筑结构中,由钢管混凝土柱和钢梁组成的组合框架得到广泛应用。在中国,组合框架结构常与钢筋混凝土剪力墙组合构成高层建筑结构。然而,对这种结构抗震性能的研究却很缺乏。对2个由组合框架和钢筋混凝土剪力墙组成的30层建筑模型进行振动台试验,组合框架分别采用钢管混凝土圆柱和方柱;分别选用了加速度峰值为0.2g,0.4g,0.6g及0.8g的Taft波,El Centro波和天津波。结果表明:地震作用下组合框架能很好地与核芯混凝土剪力墙结构共同工作,2个模型均表现出了很好的抗震性能。     

钢管混凝土短柱的抗震性能和抗剪强度分析

钢管混凝土短柱在地震中易遭受脆性剪切破坏。为评估圆形或方形钢管短柱的性能,对轴向恒载和侧向往复荷载组合作用下的8个短柱构件进行了测试。测试的构件包括3个圆形钢管柱和3个方形钢管柱,另外2个为普通钢筋混凝土短柱(其中一个为圆形柱,另一个为方柱)。试验结果表明:普通钢筋混凝土短柱在遭受脆性剪切破坏时延性很差,但由于外层薄钢管对核心混凝土的包裹作用,使得钢管混凝土短柱的延性明显增强。圆形钢管混凝土短柱的侧向承载强度随着轴向加载率的增大而增大,但轴向加载率对其塑性变形能力的作用不大。对于方形钢管混凝土短柱,抗剪强度会随着轴向加载率的增大而增大,但塑性变形能力会随着轴向加载率的增加而减小。钢管混凝土短柱中,圆形钢管比方形钢管能更有效地防止核心混凝土发生剪切破坏。基于试验和分析结果,采用了改进的ACI设计方法来计算方形和圆形钢管柱的名义抗剪强度。     

古建筑木结构基于结构潜能和能量耗散准则的地震破坏评估

为了掌握古建筑木结构地震作用下的破坏过程及对应的破坏状态,对震后古建筑木结构的破坏程度做出合理的评估,基于燕尾榫柱架和枓栱铺作层低周反复荷载作用下的滞回特性和能量耗散原理,将燕尾榫柱架和枓栱铺作层作为两个耗能构件,计算其在低周反复荷载作用下的“抵抗破坏潜能”;根据古建筑木结构振动台试验,计算各工况地震作用下每一耗能构件所耗散的能量;基于构件的“抵抗破坏潜能”和各工况下的地震耗能情况建立耗能构件在不同地震作用下的地震破坏评估模型,并借助能量分配系数找到各耗能构件破坏状态与整体结构破坏状态之间的关系,从而建立整体结构在不同地震作用下的破坏评估模型;应用该地震破坏评估模型,分别对燕尾榫柱架和枓栱铺作层和整体结构进行构件地震破坏评估及整体结构地震破坏评估,所得到的破坏系数能较好地反映各构件以及整体结构在不同地震作用下的破坏状态,研究结果可为古建筑木结构的抗震加固提供可靠的理论依据。     

基于IDA的全钢管混凝土框架结构地震易损性研究

为研究全钢管混凝土住宅框架结构的性能,通过OpenSees平台建立了16层全钢管混凝土框架的有限元模型,基于增量动力分析的方法对结构进行不同强度地震作用下的动力时程分析,定义了不同破坏状态下的结构性能水准,根据概率需求分析模型得到地震易损性曲线,并结合易损性指数定量的评价结构震后破坏程度。结果表明:随着PGA的增大,易损性曲线趋向平缓,说明该类结构具有较好的延性和抗倒塌能力。通过易损性指数评估发现,结构在小震及中震作用下分别处于基本完好与轻微破坏的状态,在大震作用下不易发生严重破坏。研究结果可为全钢管混凝土纯框架结构的设计应用及抗震性能评估作参考。     

碳纤维布加固古建筑木结构基于结构潜能和能量耗散地震破坏评估

为了评估古建筑木结构加固后的抗震性能以及研究加固结构在各工况地震作用下的破坏过程及对应的破坏状态,基于碳纤维布加固燕尾榫柱架和枓栱铺作层低周反复荷载作用下的滞回特性和能量耗散原理,计算了两耗能元件在低周反复荷载作用下的“抵抗破坏潜能”;借助碳纤维布加固古建筑木结构振动台试验,计算了各工况地震作用下每一耗能元件所耗散的能量,基于构件的“抵抗破坏潜能”和各工况下的地震耗能建立了耗能元件在不同地震作用下的地震破坏评估模型,并借助能量分配系数找出了各耗能元件破坏状态与整体加固结构破坏状态之间的关系,建立了整体加固结构在不同地震作用下的破坏评估模型。应用该地震破坏评估模型,定量计算了碳纤维布加固燕尾榫柱架和枓栱铺作层、整体加固结构在各工况地震作用下的破坏系数,并基于破坏程度,得出了整体加固结构不同破坏系数对应的结构不同震害等级。研究结果可为碳纤维布加固古建筑木结构的震前破坏预测和震后加固古建筑木结构的保护再修复提供可靠的理论依据。     

利用纤维有限元法预测钢管混凝土柱在循环荷载作用下的性能

关于柱在峰值后的循环荷载-位移关系的研究非常关键,这有助于预防结构在地震之后的破坏。提出了一个有效方法,以预测钢管混凝土柱在轴向恒荷载和侧向循环荷载组合作用下的峰值前和峰值后的滞回性能。基于钢管和混凝土的组合作用,利用一个简化的非线性纤维有限元法对材料的均布轴向应力-应变曲线进行了分析。通过与试验结果进行对比,验证了所提方法的准确性。     

钢管混凝土在桥梁工程中的应用与前景

钢管混凝土(CFST)具有承载力高、施工方便和抗震能力好等优良性能,在国内外桥梁工程中得到较为广泛的应用。全面地总结了钢管混凝土结构在梁式桥、拱桥、斜拉桥等多种桥型中的应用情况,并着重探讨了钢管混凝土桥墩的研究和应用现状。介绍了"部分钢管混凝土"桥墩的试验结果。探讨了钢管混凝土结构应用于桥梁工程中还有待解决的主要问题。最后对钢管混凝土在桥梁工程中的应用前景作了展望。     

三跨中承式钢管混凝土拱桥抗震性能分析

对某三跨中承式钢管混凝土拱桥进行了抗震分析,按照＂统一理论＂将拱肋换算为一种材料,通过模态分析得到结构的固有频率和振型。采用Rayleigh阻尼进行基本烈度和罕遇地震下的时程分析,得到不同加速度峰值下的最大内力、变形。结果表明：该拱桥以横桥向振动为主,拱肋平面外的刚度与平面内刚度相比较小,符合物理概念;拱脚的内力普遍大于拱顶,需综合考虑不同工况确定极值内力;拱桥在地震下的力学性能较好,能够满足规范关于常遇和罕遇地震下的强度与延性的规定。     

桥梁抗震设计

分析了桥梁震害及产生原因,着重介绍了拱桥的震害形式,并从设计的角度提出了一些桥梁抗震设计中遵循的基本原则,最后分析比较了我国《建筑抗震设计规范》和《公路工程抗震规范》,从而为桥梁的抗震设计提供了理论依据。     

A method for examining the seismic performance of steel arch deck bridges

To examine the seismic resistance performance of a steel arch bridge during a strong earthquake, an approach is proposed in this paper to determine the ultimate strain of an arch rib using the static elasto-plastic large deformation theory. A steel fixed-end deck arch bridge with a span length of 200 m was used as an example in this study. The ultimate strain of the arch rib was calculated using the elasto-plastic finite element model. The seismic responses of the arch bridge exposed to strong earthquakes in two and three directions were also simulated. Moreover, the effect of earthquake motion in the lateral direction on the elasto-plastic earthquake response was discussed, and the seismic resistance of the structure was analyzed. The results show that steel arch bridges have preferable seismic resistance under strong earthquake conditions. While lateral earthquake motion has some influence on the damage to an arch bridge, it has little effect on the displacement, axial force, and bending moment responses of the arch rib. It is feasible to examine the seismic performance of the arch bridge by ascertaining the out-of-plane and in-plane earthquake responses of the bridge.     

汶川大地震公路桥梁震害分析及对策

 对5.12汶川大地震四川重灾区国(省)干线公路1 657座桥梁震害的调查检测结果加以归纳,总结出7种公路桥梁的宏观震害;归纳了梁式桥及拱桥的几种典型震害——移位、落梁、桥墩剪断、压溃和开裂、桥台墙体开裂、桥台肋板和背墙开裂、桥台填料垮塌、拱圈开裂、拱上结构开裂等,并对其进行了初步分析。根据震害,提出了桥位及桥型选择应注意的有关因素,以及针对梁体移位、桥墩破坏等震害的相关抗震对策。     

#br# 我国钢管混凝土拱桥应用现状与展望

共收集到截止2015年1月的已建和在建的钢管混凝土拱桥413座（跨径不小于50m）。统计分析表明,钢管混凝土拱桥在我国修建的数量不断增多、跨径不断增大。从行业分布来看,在公路、城市桥梁中的应用仍是主体,在铁路尤其是高速铁路中的应用不断增多。在结构体系方面,上承式、中承式、拱梁组合式、飞鸟式和下承式刚架系杆拱5大类,仍为主要应用的桥型,占总数的85%。在截面形式方面,以圆钢管混凝土为基本单元组成的单圆管、哑铃形和桁式是应用的主流。提篮拱被应用于各种桥型,尤其是大跨度铁路桥。无风撑拱主要应用于120m跨径以下的桥梁,且以斜靠拱和拱梁组合桥为主,截面多采用横向刚度较大的形式。拱肋的材料强度不断地提高,钢管以Q345钢为主,混凝土以C40、C50为主。虽然对桥面系强健性的重视在不断提高,然而强健性好的整体式和具有加劲纵梁的悬吊桥面系的应用还不够普及。钢管拱的架设方法仍以支架法、悬臂法和转体法3种为主,其中悬臂拼装法应用最多,适用跨径最大范围也最广。     

不同拱肋形式对无风撑钢管混凝土拱桥的抗震特性影响

无风撑钢管混凝土拱桥有钢管混凝土拱桥具有跨度大、强度高、塑性好、重量轻、便于施工、造型新颖美观等优点,而且在行车时视野开阔,在未来有很好的应用前景.文中以某五连跨无风撑钢管混凝土拱桥为例,针对无风撑钢管混凝土拱桥特点,采用不同拱肋结构布置形式,对其抗震性能进行了对比分析,得出此类拱桥拱肋合理布置形式.     

中承式钢管混凝土拱桥调查与动力特性分析

中承式钢管混凝土拱桥作为一种新型的桥梁型式应用广泛。在统计分析国内已建成的100余座中承式钢管混凝土拱桥的基本资料基础上,得出了跨径、矢跨比、边主跨比、矢高比、宽跨比和拱轴线型等设计参数的常用范围;根据统计得到的典型桥例为基准,采用MIDAS有限元软件分析桥例的结构动力特性;对典型桥例进行结构动力特性参数分析,得到了各设计参数对结构动力特性的影响规律。     

黏滞阻尼器参数对中小跨径梁式桥地震响应敏感性分析

在罕遇地震作用下,只通过设置隔震支座,不能有效改善中小跨径梁式桥的抗震性能.在这种情形下,研究中小跨径高墩梁式桥设置黏滞阻尼器的地震响应就成为桥梁抗震设计的需要.论文以云南9度地震区,地震动峰值加速度0.4g场地为背景,以5跨30m梁式桥为对象,研究分析调整黏滞阻尼器参数引起地震响应的敏感性,供类似桥梁抗震设计时参考.