考虑材料长期性能劣化的高墩刚构桥抗震性能研究

为了揭示长期服役下材料劣化对高墩刚构桥抗震性能的影响,基于钢筋和混凝土的时变劣化模型,按照能力/需求(C/D)的抗震性能评估流程,针对西部山区某典型双薄壁高墩刚构桥,研究了桥梁在非线性时程分析下的地震响应、抗震能力和C/D的时变规律。研究表明:随着服役年限的增长,高墩的地震响应和抗震能力都在不断下降;地震响应在前40年间降幅较大,此后趋缓,关键截面的弯矩下降14.87%~21.44%,剪力下降4.77%~13.59%;在抗震能力方面,抗弯能力下降最大,降幅达23.70%~25.07%,且降幅主要集中在前40年,抗剪次之,降幅在10.60%左右,延性基本保持不变;关键截面抗弯C/D在前40年显著下降,此后几乎不变,而抗剪C/D和延性C/D的变化幅度总体较小。在对高墩刚构桥进行抗震评估时应考虑材料劣化的不利影响。     

典型连续梁桥考虑板式橡胶支座滑移的抗震性能对比研究

针对汶川地震中挡块破坏导致支座发生不受限的滑移行为,选取了三座不同墩高布置的典型连续梁桥,建立了考虑板式橡胶支座滑移性能和挡块滞回特性的非线性分析模型,结合支座与桥墩的损伤指标,对比研究了支座滑移和挡块强度对桥梁抗震性能的影响。研究表明:滑移摩擦系数的增大在一定范围内能减弱支座的滑移效应,但只能小幅增大墩柱延性系数,而不会改变墩柱的损伤状态;挡块强度对高墩支座滑移效应的影响明显大于矮墩,但对矮墩延性系数的影响却明显大于高墩;当挡块强度较高时,挡块的限位作用会明显增大不规则桥梁中矮墩的延性系数,加剧墩柱的损伤状态;挡块和桥梁动力特性对支座滑移效应的影响比摩擦系数更显著,在抗震设计和加固时,应对挡块的设计引起重视。     

钢筋锈蚀对RC固端梁振动特性的影响

为了揭示钢筋锈蚀对钢筋混凝土（reinforced concrete,简称RC）固端梁振动特性的影响,制作了纵筋直径分别为14 mm和16 mm的2组梁S-14和S-16,每组4片,一共8片。以0%,5%,10%和15%为目标锈蚀率对2组梁开展电化学加速锈蚀试验,基于受迫振动法测试了2组梁的振动特性,分析了交流电和环境振动两个干扰因素对测试准确性的影响,研究了纵筋锈蚀率、直径对RC固端梁振动特性的影响规律,探讨了荷载、截面刚度与频率之间的关联。结果表明：干扰因素对固端梁频率的影响可忽略,但对阻尼比有一定的影响,尤其是环境振动最大可产生43.62%的偏差;随着纵筋锈蚀率的增大,固端梁的频率不断下降,S-14和S-16梁的最大降幅分别达16.89%和8.13%,且纵筋直径越小,频率的降幅和降速越大;2组梁的阻尼比随纵筋锈蚀率的变化规律不一样,从测试结果的可重复性、稳定性和规律性来看,频率均优于阻尼比;随着锈蚀率的增大,固端梁荷载和频率表现出类似的下降规律,两者表现出良好的指数关系,固端梁截面刚度的变化率是其振动频率变化率的2倍。     

基于修正滑移刚体模型的挡块抗震强度预测及其应用

基于挡块脆性斜剪破坏的震害,提出"限制挡块破坏范围"和"提高挡块塑性变形能力"两个预期目标,开展了两个系列试验研究,并通过使挡块发生滑移剪切破坏加以实现。在试验基础上,讨论了采用Bozorgzadeh滑移刚体模型预测挡块强度的适用性。分析表明在混凝土接触面粗糙度不可忽略的情况下,Bozorgzadeh模型的计算结果偏低。引入表征接触面粗糙度的混凝土粘聚力修正项,可拓宽滑移刚体模型的适用范围,结合多种文献的试验数据验证表明修正滑移刚体模型实用可靠。最后,针对滑移剪切破坏的挡块建立了抗震强度预测公式,误差分析表明该公式计算结果精确、可靠;且形式简单,便于挡块的配筋设计,具有很高的工程实用价值。     

斜交连续梁桥地震位移响应及典型参数规律研究

为了揭示斜交连续梁桥的地震破坏规律,提高这类桥梁抗震设计的针对性,选取汶川震害中某典型斜交连续梁桥为原型,以支座摩擦系数、斜交角、主梁跨数、墩高为参数构建了 15个分析桥例.考虑支座滑移、挡块退化、桥台伸缩缝碰撞等非线性因素,基于OpenSEES开源程序建立模型,采用非线性时程分析方法研究了斜交连续梁桥地震位移响应特点...     

挡块对不等墩高连续梁桥横向抗震分析方法的影响

根据挡块的简化滞回分析模型, 针对不等墩高连续梁桥, 通过IDA分析对2种典型的简化抗震分析方法(一是忽略挡块、二是横向固结)进行对比研究。结果表明:不同分析方法得到的横向剪力分布规律基本相同, 墩高越大, 剪力响应越小, 但不同方法得到的最高墩与最矮墩的剪力可能相差数倍; 不管采用哪种方法, 各墩横向剪力的分布随PGA的增大都会变得更不均衡; 在抗震分析时, 应根据挡块强度及地震的大小选择相应的简化方法。当挡块强度较大且地震较小(PGA≤0.3 g)时, 2种简化方法都不能准确反映矮墩的剪力需求及其塑性程度, 此时应在分析中考虑挡块自身的力学性能。     

挡块对斜拉桥横向抗震体系的影响

为探讨挡块限位装置对斜拉桥横向抗震体系的影响,以宁波大榭二桥为工程背景,采用非线性时程法分析比较了三种状况下斜拉桥的结构地震响应,即不考虑挡块的作用、考虑挡块的影响、挡块破坏后的效应等三种情况。研究表明：梁体与挡块的碰撞效应有利于改善斜拉桥在地震作用下的横向受力,降低控制横向设计的锚墩的响应需求;而挡块的破坏则会导致梁体侧向过大的位移,带来结构稳定和疲劳方面的隐患;通过在边墩和锚墩设置粘滞阻尼器可以改善结构的受力、限制梁体的侧移并使支座免于破坏,但增加了设计困难和建设造价,而设置足够强度的挡块值得推荐。     

纵飘斜拉桥基于响应面法的粘滞阻尼器参数优化分析

针对现有粘滞阻尼器参数优化方法无法考虑地震动特性等多因素影响的不足,基于响应面原理提出了一种粘滞阻尼器参数优化分析方法.针对某纵飘体系斜拉桥,利用多项式响应面模型拟合桥梁地震响应关于阻尼器参数的函数表达式,通过方差分析法和F检验法对响应面模型进行精度检验和显著性分析,然后根据桥梁不同减震需求,构建了三种控制效果的目标函...     

高墩大跨连续刚构桥地震响应需求的模态推倒分析法

基于结构动力学多自由度体系解耦思想,提出适用于高墩大跨连续刚构桥的模态推倒分析法(MPA)。结合现行规范设计反应谱,以某高墩大跨连续刚构桥为工程背景,采用OpenSEES软件建立全桥非线性纤维模型,分别对MPA法和非线性时程法进行对比研究。结果表明:MPA法对高墩剪力的计算误差相对较大,尤其在纵桥向,最大达到34.73%,而横桥向则满足工程应用需求,最大为26.48%;MPA法对高墩弯矩和位移的计算结果在纵、横桥向都非常接近时程结果,计算精度完全满足工程应用要求。总体而言,MPA法可直接用于评估高墩连续刚构桥的横向抗震性能,且精度很高,但用于纵向抗震性能评估时,需考虑剪力的计算误差对评估结果的不利影响。     

新型滑移挡块的设计、试验及防震效果研究

针对目前国内桥梁挡块抗震效果低下的现状,结合"限位"和"传力"两个性能指标提出了一种新型的防震挡块。对常规挡块和新型挡块的抗震性能进行了拟静力对比试验研究,根据实测力-变形曲线建立了两种挡块的简化滞回分析模型,并用于实桥防震效果的对比分析。结果表明:新型挡块在破坏时相对盖梁/台帽发生了大位移的滑移剪切现象,盖梁与台帽基本完好无损,有利于震后修复或替换;与常规挡块发生斜截面脆性剪断破坏相比,新型挡块的极限变形能力和变形延性系数大幅提高;在防震效果上,新型挡块对主梁侧移及橡胶支座的剪切变形限制能力更好,在中小地震下,新型挡块对墩柱地震响应的影响更小;在大震下,新型挡块依靠良好的变形延性能力可在主梁产生更大侧移的情况下保护支座,防止落梁。