近场地震动对桩基础高墩摇摆反应的影响

为明确桩基础高墩自复位隔震装置的适用范围,研究了近场地震动特性对桩基础高墩摇摆反应的影响．以断层距作为识别近场地震动的主要参数来选取地震动,采用两弹簧模拟桥墩的提离摇摆,基于某铁路高墩桥梁,采用非线性时程分析方法,讨论了近场地震动对高墩摇摆反应的影响．结果表明,近场水平地震动显著增大墩顶的摇摆位移,竖向地震动对桩基础高墩的摇摆反应有不利影响．在近断层地震区桩基础高墩应谨慎采用摇摆隔震装置．     

连续梁桥高墩计算长度研究

桥墩计算长度是高墩连续梁桥桥墩设计的一个重要参数。首先比较分析了各国规范对于标准约束条件下桥墩计算长度系数的规定;然后根据最小势能原理,考虑墩底约束刚度、墩顶约束刚度的影响,推导了桥墩计算长度系数的计算公式;最后详细讨论了约束刚度取值对桥墩计算长度系数的影响。研究结论表明墩底约束刚度、墩顶转动刚度对桥墩计算长度系数影响较小;桥墩计算长度系数随着墩顶水平刚度增加而迅速减小,而后趋于稳定。研究结论为高墩设计提供了重要参考。     

近场地震作用下连续梁桥的动力响应分析

结合工程实例,利用有限元分析软件SAP2000建立3跨连续梁桥有限元模型,模型的桥墩分为高墩和低墩2种情况,基础考虑桩土作用和固结2种情况,研究墩高和桩土作用对桥梁抗震性能的影响。为了模拟近场地震动,选取台湾集集地震的地震动。研究不同桥梁模型在近场地震下的动力特性,结果发现桩土作用延长桥梁结构的周期,没有改变结构的振型特征;墩高可以改变结构的周期,并且也影响结构的振型特征。在近场横向地震作用下,桩土作用和墩高主要影响桥梁跨中的位移、弯矩和墩底弯矩、剪力。     

考虑P-Δ效应的钢筋混凝土空心高墩地震响应分析

在考虑二次内力和变形影响条件下,使用有限元软件ANSYS对78 m钢筋混凝土空心高墩的地震动力响应进行数值模拟。将天津地震波引入高桥墩,运用时程分析原理进行分析,得到桥墩的前两阶振型图;运用Newmark的逐次渐进法考虑P-Δ效应,得到藕合后的振型分析图。分析表明：考虑效应会增加响应幅值;随着桥墩高度的增加,墩底弯矩值增加幅度越来越大,当墩高接近80 m时,趋于直线增长。     

考虑P-△效应的钢筋混凝土空心高墩地震响应分析

在考虑二次内力和变形影响条件下,使用有限元软件ANSYS对78 m钢筋混凝土空心高墩的地震动力响应进行数值模拟.将天津地震波引入高桥墩,运用时程分析原理进行分析,得到桥墩的前两阶振型图;运用Newmark的逐次渐进法考虑P-△效应,得到藕合后的振型分析图.分析表明:考虑效应会增加响应幅值;随着桥墩高度的增加,墩底弯矩值增加幅度越来越大,当墩高接近80 m时,趋于直线增长.     

高墩大跨T构桥桥墩的有限元分析

某高墩大跨Ｔ构桥,上部结构为预应力混凝土箱形梁,桥墩采用钢筋混凝土变截面空心墩。根据Ｔ构桥的结构特点,利用空间块体单元对桥跨和桥墩进行有限元离散,计算了该桥在４种工况下桥墩的强度与变形,给出了桥墩３个典型截面的应力等值线图,计算结果表明：桥梁在外荷载作用下,墩顶位移满足桥梁规范要求;桥梁在正常满荷载作用下,桥墩墩顶内部出现局部拉应力,但小于容许值;温度对墩底的应力产生较大影响,但范围较小,距墩底２     

高墩大跨T构桥桥墩的有限元分析

某高墩大跨 Ｔ 构桥,上部结构为预应力混凝土箱形梁,桥墩采用钢筋混凝土变截面空心墩．根据 Ｔ 构桥的结构特点,利用空间块体单元对桥跨和桥墩进行有限元离散,计算了该桥在４ 种工况下桥墩的强度与变形,给出了桥墩３ 个典型截面的应力等值线图,计算结果表明：桥梁在外荷载作用下,墩顶位移满足桥梁规范要求;桥梁在正常满荷载作用下,桥墩墩顶内部出现局部拉应力,但小于容许值;温度对墩底的应力产生较大影响,但范围较小,距墩底２ ｍ 以上的温度应力影响可忽略不计     

长周期地震对矩形桥墩动水压力及墩身动力响应的影响

长周期地震动的衰减关系和频谱特性与普通周期地震有明显差异,并且由于缺乏可靠的长周期地震动记录,目前国内外对长周期地震动的研究尚不成熟,然而对长周期地震作用下矩形桥墩的动水压力和墩身动力响应研究也较少.基于此,对长周期地震波与普通地震波进行了频谱特性分析,并基于势流体理论,针对一典型实体矩形桥墩进行了长周期地震反应分析,研究了长周期地震波与普通地震波作用对桥墩动水压力的影响规律,得出桥墩的动水压力沿高度呈现出不同的变化趋势.基于不同水深对长周期地震波与普通地震波作用下结构的墩底剪力、墩底弯矩、墩顶最大加速度和墩顶最大位移的计算结果进行比较研究,得出长周期地震作用下桥墩的响应较大,且最大值都发生在水深20m时,分别增大59.6%,57.2%,37.5%和76.6%.     

具自复位摩擦阻尼器的桥梁隔震性能研究

目前桥梁隔震技术的应用越来越广泛,但这一技术不可避免地会引起震后桥梁上下部结构之间残余位移过大的问题。为有效降低上部结构的惯性力传递至桥墩,使其具有良好的隔震能力,同时减小上部结构复位时的阻尼,增强其自复位能力,降低震后桥梁的修复费用,提出由一种新型自复位摩擦阻尼器和聚四氟乙烯滑板支座代替传统的隔震支座。该阻尼器当活塞向远离平衡位置方向移动时,具有较为稳定的摩擦力使其具有较好的耗能能力;当活塞向平衡位置方向移动时,不具有摩擦力,减小了摩擦力对复位力的消耗,提高了其自复位能力。采用柔性拉索将此阻尼器与桥梁的上下部结构相连,保证阻尼器只受拉且可实现上部结构相对桥墩的往复运动,形成自复位隔震桥梁体系。为验证该隔震桥梁体系的效果,利用OpenSees建立一座4跨连续梁桥模型,分别配置非隔震桥梁支座、铅芯橡胶支座和自复位摩擦阻尼器与聚四氟乙烯滑板支座联合工作的隔震体系,在横桥向输入地震动记录进行时程分析,考察3种桥梁结构的墩顶位移、墩梁相对位移和桥墩内力。结果表明：在相同地震作用下,自复位隔震桥梁体系相对于非隔震桥梁墩顶位移降低为原来的1/8,墩底剪力和墩底弯矩降为原来的约1/3;与配置铅芯橡胶支座的隔震桥梁体系相比,自复位隔震桥梁体系基本没有墩梁相对残余位移。以上说明提出的自复位摩擦阻尼器及具自复位摩擦阻尼器的桥梁隔震体系有较好的隔震和自复位能力。     

单肢转双肢薄壁高墩桥梁的抗震性能

为研究不同桩土模型对单肢转双肢薄壁高墩的地震响应差异,以及单肢转双肢薄壁高墩与双肢薄壁高墩地震响应的不同,以一座采用单肢转双肢薄壁高墩的大跨径桥梁为例,采用有限元软件Midas Civil建立三维动力分析模型,分析了直接嵌固、等效嵌固和六弹簧法3种桩土效应对桥墩抗震性能的影响.结果表明:对单肢转双肢高墩桥梁进行地震响应分析时,忽略桩土效应的计算结果并不总是偏于安全的,采用等效嵌固法模型的计算结果则是偏于安全的.三向地震作用下,单肢转双肢高墩的墩顶顺桥向极限位移值小于传统的双肢薄壁高墩的墩顶位移.     

多点激励下高墩大跨桥梁抗震性能分析

基于OpenSEES平台,建立高墩大跨桥梁的弹塑性结构模型,对比分析在一致地震激励及行波输入下桥梁结构的地震反应特性,并对行波输入下高墩桥梁的破坏过程进行详细研究。分析结果表明,地震波频谱特性及地震动输入方式对桥墩的出铰位置和破坏顺序有较大影响;高墩的破坏主要表现为弯曲破坏,单墩墩顶截面出铰或达到极限状态往往先于墩底截面,设计时应引起重视。     

长细比对自复位矩形空心桥墩抗震性能影响分析

以探究自复位矩形空心桥墩的抗震性能为目的,在有限元软件ABAQUS的基础上,通过建立自复位矩形空心桥墩对模型进行分析.对模型施加低周往复荷载进行拟静力分析,得到墩顶侧向位移、墩顶侧向力、屈服荷载、屈服位移、极限荷载、极限位移等参数并进行分析,探究了15,17.5,20,22.5,25共5种不同长细比下矩形空心桥墩的抗震性能.结果表明:桥墩的耗能能力受桥墩长细比影响较大,屈服荷载、屈服位移、极限荷载、极限位移等桥墩相关性能也受长细比的影响;长细比不断增大时,桥墩耗能能力不断降低,下降幅度逐渐减小,桥墩的屈服荷载和极限荷载不断降低,桥墩的屈服位移和极限位移不断提高,桥墩的延性也逐渐提高.     

桩土作用对于高低墩连续曲线梁桥地震响应的影响分析

通过Midas Civil有限元软件建立基于m法桩土作用有限元模型及不考虑桩土作用的两种有限元模型,对高低墩曲线梁桥的地震响应进行线性时程分析,分析了桩土作用对高低墩曲线梁桥地震响应的影响.结果表明:在桩土作用下,结构的自振周期变长,各个振型的参与质量较未考虑桩土效应时更加分散;桥墩顶部位移较未考虑桩土作用时增大,桥墩的内力响应存在复杂性,但是考虑桩土作用后两个桥墩的内力差距得到减小.     

自复位预制节段钢管混凝土桥墩拟静力试验数值仿真

为提高桥墩建造效率、降低桥墩局部损伤,将钢管混凝土(concrete filled steel tubular,CFST)用于预制桥墩节段,发展基于可恢复功能的自复位预制节段拼装钢管混凝土桥墩.在后张预应力预制节段拼装钢管混凝土桥墩缩尺模型的低周往复试验的基础上,基于ABAQUS软件建立自复位桥墩三维有限元数值仿真模型,利用试验结果验证数值模型的有效性.研究和分析水平拟静力往复加载下自复位预制节段拼装钢管混凝土桥墩的力学行为和抗震性能.研究结果表明:本文基于ABAQUS软件建立的三维有限元数值模型可以较好地体现自复位节段桥墩的局部损伤和非线性往复滞回力学行为.自复位节段拼装钢管混凝土桥墩的力-位移曲线为明显的旗帜形态.墩顶最大偏移率超过5.0％时,桥墩仍具有良好的自复位能力.轴心预应力筋张拉力随水平加载位移基本呈线性增加,加载结束后出现明显的预应力损失.墩底节段局部钢管发生屈服,但上部节段未出现明显局部屈曲现象.     

带耗能系梁的摇摆自复位双肢薄壁高墩抗震性能研究

探索适用于山区连续刚构桥双肢薄壁高墩的摇摆自复位体系，设计和制作了混凝土双肢薄壁高墩(RCDTP)和带耗能系梁的摇摆自复位双肢薄壁高墩(RSDTP)构件.开展双肢薄壁墩的拟静力试验，研究破坏形态、滞回特性、骨架曲线、耗能能力、延性和残余位移等.与RCDTP墩进行比较，结果表明耗能系梁的设置和摇摆体系的设计能够显著提高墩柱抗震性能、减轻损伤程度. RSDTP墩极限承载力、延性系数、耗能能力分别提高了51.4%、12.31%、42%,RSDTP墩的残余位移降低了24%.预应力钢筋的设置为桥墩提供了自复位能力，有效地控制桥墩的震后残余位移，保障了双肢高墩的震后可恢复性.     

环境温度对SMA–LRB隔震桥梁地震响应的影响

为减小地震作用下桥梁的最大响应及残余变形,结合铅芯橡胶支座(LRB)及形状记忆合金(SMA)的优点,组合形成具有自复位能力的SMA-LRB支座。针对橡胶和SMA材料的温度敏感性问题,基于一座4跨SMA-LRB隔震连续梁桥,考虑SMA-LRB支座在不同环境温度下的力学特性,对不同环境温度下的隔震连续梁桥进行非线性动力时程分析,得到结构关键部位的动力响应。结果表明:LRB上加设SMA可有效控制支座的位移响应,且SMA自复位特性使其对残余位移的控制效果显著;随着环境温度的降低,LRB和SMA-LRB两种支座的峰值位移和残余位移均随之而减小,但SMA-LRB支座对位移控制能力和自复位能力较常温有所降低;支座刚度随着环境温度减小而增大,致使桥墩墩顶位移和墩底剪力也随之增大,且较低墩的墩底剪力对温度变化更加敏感。     

考虑碰撞效应的桥台-引桥-刚构连续梁桥体系地震响应分析

为研究伸缩缝处碰撞效应对桥台-引桥-刚构连续梁桥体系地震响应的影响,以某实际原型桥为研究对象,充分考虑碰撞能量耗散、桩土相互作用、桥台与台后填土相互作用以及支座和桥墩的非线性行为,基于CSIBridge建立了桥台-引桥-刚构连续梁桥结构体系的碰撞弹塑性动力分析模型。利用调幅后的天然地震波和人工地震波分析了碰撞对桥台、引桥和刚构连续梁桥地震响应的影响,结果表明：碰撞显著增大了引桥梁体位移和墩梁间相对位移,增大了左右引桥梁体落梁风险;碰撞增大了引桥墩顶位移、墩底弯矩和桩基截面弯矩,改变率均在10%以内且处于安全范围内;碰撞减小了刚构连续梁桥刚构墩墩底弯矩和墩顶位移,最大改变率分别为-13%、-4.9%,对活动墩基本无影响;桥台纵向位移、台后填土被动土压力和桥台桩基截面弯矩显著增大,最大改变率分别为1 230%、116.0%和428.5%。研究表明,伸缩缝处碰撞效应对桥台-引桥-刚构连续梁桥体系地震响应影响显著。     

M法及非线性法在桩基础抗震设计中的对比研究

我国桥梁桩基础设计常采用M法,在桩基础产生小位移的情况下,M法的计算结果较为准确,然而,当桩基础产生大位移时,尤其是地震作用下,其计算结果将产生较大误差.采用日本规范中计算土弹簧刚度的方法考虑地震作用下土体对桩基础的作用,对桥墩进行Pushover分析,并将计算结果与M法的计算结果进行比较,结果表明考虑土体的非线性作用时计算得到的墩顶位移将明显大于M法的计算结果,同时,采用日本提出的抗震指标对桥梁的抗震性能进行了评价.     

海底地震动作用下隔震桥地震反应

为确定海底地震动对跨海桥梁的影响,以跨海桥梁常使用的隔震连续梁桥为研究对象,输入4次地震中相邻陆地与海底强震台站的7组实测强震记录,通过对比墩顶位移与加速度、墩底弯矩与剪力、墩顶相邻主梁的相对位移、以及隔震支座的耗能与位移等,分析海底地震动对隔震梁桥地震反应的影响。研究表明:海底地震动作用下,结构的地震反应与支座位移均明显增大,并可能造成支座损伤等破坏。     

桩墩配筋率比对桥梁结构塑性区长度的影响

采用弹塑性纤维单元模型对某连续梁桥桥墩及桩基进行了考虑桩一土动力相互作用的非线性地震反应分析,分析了不同类型地震波作用下桥墩及桩基的动力响应,重点研究了不同桩墩配筋率比对结构塑性区开展程度及动力响应的影响。结果表明：随着桩墩配筋率比的改变,桥墩和桩基的反应塑性率呈现出不同的变化趋势,桩墩配筋率比的大小对桥梁结构的塑性区开展有显著影响;桥墩的配筋率大小不仅对桥墩塑性区开展有显著影响,而且对桩基的影响较大;不同类型的地震波对群桩基础桥墩结构的动力响应影响不同,长周期地震波对结构的影响最大,内陆直下型地震波次之,板块边界型地震波最小。