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。     

非规则曲线桥梁漂浮抗震体系理论及试验研究

强烈地震使得桥梁结构灾变严重,非规则曲线桥梁表现更为突出。首先,提出适用于非规则曲线桥梁的一种新型抗震体系—漂浮抗震体系,并阐明其基本概念;其次,建立该体系的基本力学模型,并推导其动力方程;最后,以一座相似比为1/20的非规则曲线桥梁为对象,采用不同地震波分别对其进行地震模拟振动台试验研究。研究结果表明:支座滑动后,梁体加速度峰值相比墩顶有不同程度降低,最大降低率达65%;试验过程中,墩梁相对位移较大,防落梁限位装置的设置在非规则曲线桥梁中不可或缺;试验结束后,模型桥梁损伤较小,未出现落梁、整体倒塌等严重震害,证明该体系具有良好的抗震性能,应用于高烈度地区非规则曲线桥梁的抗震设计完全可行。     

双柱墩地系梁对梁桥地震响应分析

为分析双柱墩不同道数地系梁对梁桥地震响应的影响,确定合理的地系梁道数。以昆明滇池附近的某连续箱梁桥为研究对象,分别建立桥梁在不同道数地系梁下的有限元计算模型,运用反应谱法在E1,E2地震作用下对桥墩加速度、桥墩顶位移、桥墩塑性铰区强度等进行计算分析。计算结果表明设置地系梁减小了桥墩沿横桥向的位移但同时增加了桥墩加速度和桥墩剪力,在抗剪强度满足要求的前提下,应尽量减小桥墩顶位移,当设置二道地系梁能有效减小桥墩沿横桥向的位移,同时考虑到地系梁越多施工难度越大,技术要求也越高,无特殊要求设置二道地系梁是较合理的。     

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。     

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。     

基于有限位移的中小跨径梁式桥抗震概念设计

以中小跨径梁式桥的抗震设计方法为研究对象,对汶川地区的中小跨径梁式桥进行了系统、全面的震害调查,总结了梁式桥的震害形式,采用统计分析的方法分析了各类构件的损伤情况,探明了汶川地震中梁式桥具有主梁移位多、支座、挡块震害多、桥墩震害少、主梁落梁少的显著特点;通过振动台试验和数值模拟方法,对梁式桥梁震害的机理进行了研究。结果表明,主梁与板式橡胶支座间的相对滑动起到隔震作用,减小了桥墩的地震内力响应,明显减少了桥墩震害,桥面连续协调了主梁位移,桥台约束了主梁的纵向位移是汶川地震中落梁少的主要原因。根据中小跨径梁式桥震害分析和机理研究,提出了利用主梁与支座间产生有限相对滑动、减小上部结构加速度响应,减少桥墩损伤的抗震设计概念。     

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。     

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。     

S形非规则高架曲线桥梁振动台试验研究

为研究S形非规则高架曲线桥梁在地震作用下的抗震性能,制作一座相似比为1/20的模型桥梁,对该模型桥梁测试过程的试验现象、动力特性、加速度及位移测试数据进行详细分析研究。结果表明:S形曲线桥梁在整个测试过程中结构自振频率下降明显,阻尼比显著增大;多遇地震输入时墩底加速度峰值小于墩顶加速度峰值,罕遇地震输入时,由于墩梁扭转十分严重,导致墩顶加速度峰值小于墩底加速度峰值;多遇地震时,墩梁径向相对位移大于切向相对位移,罕遇地震作用下,墩梁径向相对位移小于切向相对位移。     

强震区混合梁独塔斜拉桥纵向抗震设计

强震区混合梁独塔斜拉桥的梁体质量大,对结构体系的抗震性能要求高,合理选择纵桥向的抗震体系尤为重要。以89+245+185 m的独塔斜拉桥新津河大桥为研究对象,建立了有限元模型,通过非线性时程分析,比较了固结、飘浮、弹性索体系的结构地震内力与位移响应,在此基础上提出了弹性索与拉索减震支座组合设计方案。结果表明:塔梁设置弹性索有利于控制主塔内力与地震位移,弹性索与拉索减震支座组合设计方案可充分利用桥墩的抗震能力,进一步有效控制地震位移,提高全桥的整体抗震性能。