中小跨径梁桥地震易损性分析

以一座具有较大墩高差异的中小跨径梁桥为例,利用OpenSees有限元软件,考虑地震动的不确定性,建立了该桥的非线性分析模型,合理选取了100条地震动与该模型组合得到所需桥梁样本,计算分析得到该桥的地震响应。选取合理损伤评价指标分别定义桥墩和支座的不同破坏状态,建立了桥墩和支座在纵桥向和横桥向的地震易损性曲线并进行对比分析。结果表明：地震作用下,桥墩和支座均容易发生损伤,支座发生损伤的概率更大,尤其是滑动支座;设置滑动支座的桥墩在地震作用下的损伤概率较低,不易发生严重的损伤;需要对支座和桥墩采取一定的加固和保护措施。     

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。     

设置横系梁的双柱式桥墩地震易损性分析

为定量分析横系梁对双柱式桥墩抗震性能的影响,基于易损性方法研究不同形式桥墩的地震损伤概率。通过Pushover分析,提出双柱式桥墩在横向地震作用下的位移能力计算经验公式。根据得到的位移能力经验公式,确定桥墩在不同破坏状态下的损伤指标。基于Open Sees分析平台建立桥梁模型,分析横系梁高度、刚度、根数等设计参量对桥墩易损性的影响。通过对比桥墩的位移能力和地震需求,得到其在不同破坏状态下的地震易损性曲线。结果表明:设置双横系梁相对于单横系梁,桥墩破坏概率降低10%;当刚度比在0.15~1之间,增大刚度比能够明显降低墩柱的破坏概率;当横系梁高度为0.3H~0.7H时,桥墩的破坏概率会随着横系梁高度的减小而增加。研究结论可为设置横系梁的双柱式桥墩抗震性能评估及其抗震设计提供参考。     

地震作用下中等跨径RC连续梁桥系统易损性研究

中等跨径混凝土连续梁桥是一种广泛应用的桥梁结构形式,地震作用下该类桥梁的破坏主要体现在桥墩、桥台和支座位置。以一典型多跨连续梁桥为例,考虑材料强度和上部结构容重等不确定性因素的影响,运用拉丁超立方抽样方法建立了10个桥梁样本。根据场地类型从PEER强震数据库中选取100条地震波来模拟地震动的不确定性,并与10个桥梁样本随机组合。对结构进行非线性时程分析后得到结构的响应,并分别定义了各构件的四种极限破坏状态,采用传统可靠度概率方法形成了桥墩、桥台和支座的易损性曲线,并运用联合失效概率方法研究了结构的系统易损性。研究结果表明:该类型桥梁的支座比墩柱、桥台更容易遭受地震破坏,尤其是桥台处活动支座;采用一阶界限法和二阶界限法计算的结构系统失效概率均大于各构件破坏概率,显然用结构系统易损性来评估桥梁抗震性能更为合理。     

简支梁桥上板式无砟轨道伸缩力影响因素分析

为研究桥上板式无砟轨道无缝线路受力变形规律,基于有限元法建立了多跨双线简支梁桥上板式无砟轨道空间整体有限元模型,计算梁体温度荷载作用下的钢轨附加伸缩力与位移,并分析了桥梁跨数、墩顶固定支座纵向水平线刚度以及扣件纵向阻力等因素对钢轨伸缩受力与变形的影响规律。     

考虑支座损伤的城市立交桥地震易损性分析

采用有限元分析方法,建立了以三跨连续箱梁桥为典型城市立交桥的分析型地震易损性模型。以规范反应谱作为目标谱,生成10条人工地震波作为地震动输入。利用恒载轴力下墩柱的弯矩曲率全曲线,计算获得墩柱的不同损伤状态和不同损伤指标。结合背景工程中的摆柱支座、固定支座和拉杆支座的结构形式,确定结构损伤指标。利用有限元分析得到不同地震强度下的超越损伤概率,生成地震易损性曲线。最后对墩柱和支座的损伤规律进行比较,掌握桥梁在地震中的损伤破坏规律,为城市立交桥的抗震设计及抗震加固提供参考依据。     

基于性能的无支座自复位桥梁抗震设计

为了提高桥梁结构的抗震性能,有效地控制地震损伤并保证震后结构性能,本文研发了一种无支座自复位桥梁结构体系,阐明了这种新型桥梁结构体系的结构构成及其抗震作用机理;根据其结构特性和功能需求提出无支座自复位桥梁结构设计目标,分别给出了正常使用极限状态、承载能力极限状态下的设计要求,并着重对地震状况下两阶段设计目标进行明确;并根据基于性能的无支座自复位桥梁的抗震设计方法给出了其抗震设防目标及抗震性能目标。进行了自复位桥墩1/3缩尺的拟静力试验研究,试验结果表明:双柱式自复位桥墩体系不仅具有良好的自复位能力、残余位移较小,且具有足够的刚度和位移延性;双柱式自复位桥墩在循环荷载作用下会发生上下摇摆界面的交替开合,不会发生现浇混凝土桥墩出现的塑性铰现象,外置耗能装置先于桥墩破坏,有效地避免了桥墩的损伤破坏。在局部构造合理的条件下,摇摆界面处的混凝土受到了很好的保护,极大地减小了桥墩墩身的破坏。在此基础上,根据提出的抗震设防目标,对一座无支座自复位桥梁工程进行了设计,开创了无支座自复位桥梁应用的先例,为无支座自复位桥梁抗震设计标准和依据积累了经验。     

地震作用下高速铁路车-轨-桥系统安全研究进展

桥梁占线比高、列车运行密度大及地震带分布范围广,使得我国高速铁路桥梁面临巨大的潜在地震威胁。目前地震下的高速铁路桥梁及桥上行车安全相关规定不够详细具体,地震下安全防控尚未将列车、轨道、桥梁作为一个大系统进行安全设防,亟待开展系统研究保障地震下高速铁路桥梁结构及桥上行车安全。针对高速铁路轨道 桥梁系统结构特性,首先介绍地震作用下高速铁路轨道 桥梁系统破坏特征和损伤机理研究现状,然后从震后高速铁路桥上轨道不平顺状态劣化机理、地震作用下高速铁路列车 轨道 桥梁系统动力分析、地震作用后桥上行车安全分析及基于性能的高速铁路桥梁抗震设计方法等几个方面阐述现有研究进展及现有研究的不足,最后针对地震下高速铁路列车 轨道 桥梁系统多状态多水准多防线安全防控急需开展系统研究的问题进行展望。     

考虑主余震序列的高墩刚构桥地震易损性分析

基于主震和余震的统计关系以及多性能极限状态的相关性理论,提出了考虑主余震序列的桥梁系统地震易损性评估方法。该方法可以较全面地考虑余震对桥梁地震易损性分析的影响,同时又可避免用桥墩局部易损性代替系统易损性产生的较大误差。以一座典型双肢薄壁高墩高构桥为例,建立了其考虑余震作用的系统地震易损性曲线,并将结果与仅考虑主震作用的易损性曲线对比。结果表明:评估高墩刚构桥地震易损性时,宜考虑主余震序列,否则将高估其在各级地震下的抗震性能,此现象对严重损伤、完全破坏情形尤为明显;主震震级越大,余震对高墩刚构桥地震易损性影响越强烈;即使高墩刚构桥在主震中仅发生轻微损伤,但在余震中倒塌的可能性仍然很高。     

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。     

基于摩擦摆支座的高速铁路简支梁桥减隔震效果分析

为研究摩擦摆支座在高速铁路简支箱梁桥的减隔震效果,以24、32、40m典型跨径高速铁路简支梁桥为研究对象,采用MIDAS/Civil有限元软件分别建立传统抗震体系和减隔震体系模型进行非线性动力时程分析,研究桥梁墩高、桥梁跨径和地震动峰值加速度(PGA)等因素对简支梁桥地震响应的影响。研究结果表明：桥墩墩高和截面形式对墩底内力和墩顶位移的减震效果有较大影响,但在5～20m墩高内受墩高的影响更为显著;墩高从5m增加到20m时,墩底内力减震率分别为80%、35%,墩高从25m增加到45m时,墩底内力减震率分别为46%、37%;桥梁跨径对结构减震率有一定影响,但在10%以内;PGA对墩底内力和墩顶位移的减震率总体上影响较小;墩高和PGA对FPB支座位移影响较大,PGA影响更为显著,支座位移增大倍数明显大于对应的PGA增加倍数。     

考虑橡胶支座随机性下隔震与非隔震近海桥梁地震易损性对比

针对目前在隔震桥梁地震易损性分析中隔震支座性能参数随机性研究薄弱、从失效概率的角度开展隔震与非隔震桥梁对比研究缺乏的现状,详细统计分析了橡胶隔震支座力学性能参数的不确定性,建立了近海隔震与非隔震桥梁非线性动力分析模型。在考虑支座参数、地震动及桥梁结构不确定性的基础上,利用拉丁超立方抽样分别生成90个结构-地震动样本对。利用Sap2000有限元软件对每个样本对进行非线性动力时程分析,通过对大量数据的回归分析,得到桥墩、支座的易损性曲线,进而对隔震前后结构的地震易损性进行了对比分析。结果表明：在同一破坏等级相同地震作用下,非隔震桥墩的失效概率大于隔震桥墩,非隔震支座破坏的概率大于隔震橡胶支座|采用隔震技术后,桥墩发生严重破坏和倒塌的概率极低,震后可修复的概率很大|而非隔震桥墩发生严重破坏的概率最大,说明其震后可修复的概率很小而产生不可修复损伤的可能性极大。     

某特大简支梁桥墩身开裂的事故排查

桥梁裂缝严重影响结构安全性和耐久性,不符合"绿色建造"和"可持续发展"的相关理念。文章对某特大简支梁桥桥墩开裂现象进行事故排查,为裂缝修复工作提供依据,以促进桥梁施工各个环节的规范化。考虑支座中未拆除的临时连接螺栓对墩、梁的约束作用,首先以Abaqus分析未拆除的临时连接螺栓对支座水平剪切变形的约束作用,然后以Midas计算了3种最不利工况下桥墩墩顶处的支座反力,最后以ANSYS分析3种最不利荷载组合时墩身应力。结果表明,即使按墩顶的4个纵向活动支座临时连接被同时破坏的最不利情况考虑,墩身在3种最不利工况下的最大主拉应力也仅为0.08MPa,远未达到C30混凝土的拉应力容许值0.73MPa。因此,架梁完成后未及时拆除支座临时连接的限位螺栓并不是导致该桥墩身开裂的主要原因,事故调查需从其他方面入手。但该疏忽会在桥墩中引起拉应力,应尽量避免,确保桥梁建造的各个环节更为规范。     

高速铁路32 m简支梁墩顶纵向刚度限值研究

为得到高速铁路32 m简支梁墩顶纵向刚度限值,对32 m简支梁无缝线路轨道强度和稳定性进行计算分析,探讨了墩顶纵向刚度限值的影响因素。结果表明,有砟轨道桥梁墩顶的纵向刚度限值为210 k N/cm,有砟轨道桥墩顶纵向刚度限值受梁轨快速位移控制。     

基于振动台试验的曲线桥梁抗震性能研究

为了研究S形曲线梁桥在地震作用下的动力响应及抗震性能,设计并制作一座相似比为1/20的S形曲线梁桥进行振动台试验研究。结果表明:在地震作用下,S形曲线梁桥的梁体未有明显损伤,桥墩出现裂缝,支座破坏严重;在墩底屈服之前,墩梁已发生较大相对位移,桥梁极易发生落梁破坏现象;桥墩在大震作用下的扭转耗能作用十分明显。在振动台试验基础上,对S形曲线梁桥提出一种"梁体漂浮抗震设计"的概念设计方法,为该类桥梁的抗震设计理论提供支持。     

铁路减隔震桥梁轨道地震反应分析

以高速铁路客运专线上一座采用E型钢阻尼支座的32 m简支梁为对象,探讨了轨道约束对桥梁地震响应的影响,通过多条地震波输入时的计算结果分析,得出轨道约束对桥梁纵桥向地震响应的影响远远大于横桥向,对支座地震响应的影响大于对墩底剪力的影响;震后钢轨的残余变形主要取决于扣件的残余变形。     

不同类型地震动作用下双柱墩梁桥的隔震控制

远场类谐和地震动更易引起桥梁破坏,为此,以某双柱墩梁桥为结构,分别建立抗震模型与隔震模型,分析其在远场类谐和地震动与普通地震动下的动力响应,揭示隔震后主梁、墩柱和支座的地震响应变化。此外,分析SSI效应时隔震梁桥的主梁位移、桥墩弯矩和剪力以及墩顶位移变化规律。结果表明;远场类谐和地震动下隔震可减少主梁纵桥向位移防止主梁与桥台碰撞,当类谐和地震动峰值加速度较大时,隔震梁桥桥墩横桥向地震响应较抗震结构会有所增大,带来不利影响;考虑桩-土作用的梁桥墩-系梁连接点纵向弯矩随着桩-土刚度减小而增大,墩-系梁连接点容易发生纵向弯曲破坏。     

基于易损性曲线的RC桥墩地震损伤评估

为评估地震作用下钢筋混凝土(RC)桥墩的损伤程度,基于墩顶水平位移的损伤指标,提出了一种新的基于易损性曲线的地震损伤评估方法.建立非线性有限元分析模型,利用IDA增量动力分析得到损伤指标与PGA之间的对数线性关系,并由此获得了不同地震动强度下RC桥墩的易损性曲线.研究表明:本文所提出的地震损伤评估方法计算简单,能够有效地评估RC桥墩在不同地震动强度下的破坏状态,为震后RC桥墩的安全评估与加固提供了理论依据.     

非一致氯离子侵蚀下近海桥梁时变地震易损性研究

近海桥梁往往处于氯离子空间分布不均匀的复杂环境,在服役过程中往往会遭受非一致氯离子侵蚀,导致材料及结构性能不断退化,降低桥梁抵御地震的能力。为研究非一致氯离子侵蚀下桥梁地震损伤风险变化规律,文章以氯离子扩散规律及钢筋锈蚀机理为基础,基于Duracrete模型及以往试验结果,确定不同环境参数及锈蚀参数的概率分布类型及统计特征,建立钢筋及混凝土材料退化规律。结合地震易损性分析理论,建立非一致氯离子侵蚀环境下桥梁时变地震易损性评估流程。随后,以一座多跨连续梁桥为例,分析退化桥梁抗震能力变化特征,研究不同构件的地震损伤时变规律。研究结果表明,氯离子侵蚀下的桥墩截面抗弯承载力和曲率延性均表现出明显的退化,并且曲率延性退化程度高于抗弯承载力。非一致氯离子侵蚀会导致桥墩损伤分布发生演变,桥墩易损位置可能从墩顶、墩底转移至低水位处。随着服役时间增加,桥墩损伤概率明显增大,而支座、挡块及桥台的损伤概率略有降低。     

多联大跨无砟轨道连续梁桥上无缝线路设计方案研究

根据"线—桥—墩"纵向相互作用的原理,利用ANSYS有限元方法,建立了"钢轨—道床板—桥梁—桥墩"纵向一体化计算模型,研究了某多联大跨无砟轨道连续梁桥上无缝线路设计方案,指出通过合理调整桥梁固定支座设置位置及小阻力扣件的设置范围,可以降低钢轨附加力及轨道结构的受力,满足桥上无缝线路检算要求。