地震作用下大型桥梁群桩基础动水压力效应分析

以某长江公路大桥大型群桩基础为研究对象,以ABAQUS有限元软件为计算平台,采用整体有限元法对桥梁群桩基础的地震反应进行了数值模拟计算,选取三条傅氏谱频谱特征明显不同的地震波,考虑了土体和混凝土的非线性特征,分析了深厚场地上大型桥梁群桩基础的动水压力效应。结果表明:动水压力效应改变了桥梁群桩基础的地震反应特性,对桩身的加速度、位移和内力反应有不同程度的影响。对于大型桥梁基础抗震计算,分析群桩基础动水压力效应的影响更符合工程实际。     

桩土作用对曲线梁桥地震响应的影响分析

为研究桩土作用对曲线梁桥抗震性能的影响,文中采用m法模拟桩土的相互作用,通过建立考虑桩土作用和不考虑桩土作用的两种有限元模型,对曲线梁桥的自振周期及振型特征进行对比分析.应用线性时程分析方法,探究了两种桥梁模型在地震作用下的结构位移响应及受力特点.结果表明:在考虑桩土作用下,结构的自振周期相对变长,但其低阶振型基本相同;受地震动作用时,考虑桩土作用的曲线梁桥的墩顶位移响应比未考虑桩土作用的模型要大,结构内力峰值相对较小,有利于抗震;对于在地震作用下受力较大的桥梁结构,进行抗震分析时应考虑桩土的相互作用.     

柔性橡胶支座上的桥梁结构地震碰撞响应分析

为了减小地震荷载,允许剪切变形的柔性橡胶支座在桥梁抗震设计中得到广泛的应用,地震荷载作用下长周期结构抗震设计需要考虑梁间碰撞影响.以两等跨非连续桥梁为对象,用非线性地震时程响应分析方法对碰撞计算中的参数选定、不同场地条件下的梁间碰撞行为等进行了比较.结果表明,梁间碰撞产生相当大的撞击力;碰撞以迎面撞击的形式为主,长周期侧结构的地震位移响应比不考虑碰撞时有所减小,碰撞导致落梁的可能性比较小;梁间的缓冲材料可以减轻撞击力,但对减小水平位移响应的作用很小.     

强震区近断层桥梁桩基础时程响应振动台试验

为进一步探明强震区近断层桥梁桩基动力时程响应规律,采用1g振动台模型试验,开展相同强度不同类型地震波作用下,近断层桥梁桩基加速度动力时程响应、桩顶相对位移动力时程响应、桩身弯矩动力时程响应及桩基损伤分析。结果表明：近断层桥梁桩基础的动力响应特征比无断层桩基更为明显,相比于非断层场地桥梁桩基础,近断层桥梁桩基加速度峰值、桩顶相对位移及桩身弯矩均较大。受发震断层及断层破碎带散体材料特性等因素的影响,改变了桩周土体半无限体性质,近断层桩基础桩顶加速度峰值出现时刻较为滞后,桩底加速度时程响应曲线规律与输入地震动更为接近,而桩顶加速度时程曲线振幅远大于桩底,且峰值出现时刻明显滞后于桩底和输入地震波;近断层桩基础桩顶加速度及相对位移时程响应在10s左右振幅较大,位移响应在30s作用开始衰减,此时段内桩基础动力响应特征最为明显;近断层桩基础桩身弯矩最大值均未超过其抗弯极限承载能力,且有20.36%~28.41%的抗弯承载能力富余;近断层桩基础基频没有发生变化,表明满足抗震设防烈度Ⅷ度的要求。综上所述,近断层桥梁桩基础抗震设计时,应考虑地震波频谱特性的差异对结构产生的影响,重点关注动力时程响应变化规律,根据多种类型地震波对近断层桥梁桩基础进行抗震分析与验算。     

水平荷载作用下单桩的改进m法

关于桩受水平荷载作用的计算,m法运用较为广泛.由于m法是弹性地基法,当桩体位移过大时,不考虑土体的塑性特性,易造成大的误差.在m法计算桩受水平荷载作用的基础上,考虑桩的位移过大而造成土体的屈服,假定土体为理想弹塑性体,在桩体位移达到一定值时,土体对桩的作用力不再随位移的增大而变大.对m法进行了改进,且编制了改进法计算程...     

连续刚构桥的Pushover分析与应用

采用Pushover分析方法对某连续刚构桥梁进行地震响应分析,分别建立考虑桩土作用与不计桩土作用的计算模型,进行Pushover分析和性能评价,将得到的结果进行对比分析。研究结果表明：对桥梁结构进行Pushover分析时,考虑桩土作用对结构的能力曲线和目标位移影响较大,不可忽视;同时,对塑性铰出现在隐蔽部分的问题,提出了解决的方法,并进行了验证,获得了满意的结果。算例分析结果可为同类桥梁抗震设计提供参考。     

基于随机响应面法的隔震桥梁抗震可靠性分析

利用ANSYS建立考虑桩土相互作用的隔震桥梁模型,假定场地土地基系数的比例系数m的取值具有随机性,运用基于正交多项式的随机响应面法对该类桥梁进行了抗震可靠性计算和分析。计算结果表明,桩基础中各层土性参数m的取值范围和方式对隔震简支梁桥的抗震可靠性有较大影响,在桥梁抗震设计中需得到高度重视。同时,计算结果也表明该桥的抗震设计满足规范要求。     

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.     

浅埋地下结构抗震设计的反应位移法关键问题

为了解决采用反应位移法进行地下结构抗震设计时工程师所面临的不同计算公式和模型的选取及土体是否需要分层等问题,通过具体算例分析,探讨了影响反应位移法计算精度的几个主要因素,具体包括不同规范中推荐的土体相对位移及剪应力的计算公式、土弹簧刚度的确定方法、分层土体与等效单层土体的差异、荷载-结构模型的选择等。研究结果表明：不同方法确定的土体相对位移、剪应力及土弹簧刚度值相差很大,由此造成的结构内力和变形差异显著,推荐公式应谨慎采用;对存在中柱体系的地下结构,荷载-结构模型应优先采用等代框架模型;采用反应位移法计算时,应严格按照实际分层土体完成土层地震响应分析,避免进行等效均一化处理。     

基于响应面法的复式钢箱提篮拱地震可靠度分析

地震可靠度是桥梁抗震研究中的重要问题.基于随机分析的响应面理论和规范反应谱法,提出了一种分析具有随机结构参数的桥梁地震可靠度的方法,研究了复式钢箱提篮拱桥在地震激励下,结构设计基准期内的可靠度.分析时考虑了结构参数和场地土的随机性,分别计算了钢箱提篮拱桥主、副拱肋在多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下的失效概率,得到了主、副拱肋在设计基准期内,按规范"三水准设防标准"条件下的地震可靠度.计算结果表明,该桥设计满足抗震规范要求.     

桩基冲刷对近海大跨斜拉桥地震响应的影响分析

为研究桩基冲刷对近海大跨斜拉桥地震响应的影响,本文以实际工程为背景,建立全桥三维模型,根据现有经典理论计算背景工程的最大冲刷深度,将土对桩基的作用等效为土弹簧,采用“m”法计算冲刷线以下的桩-土相互作用刚度,从而得到不同冲刷深度下的全桥分析模型。通过对结构进行动力特性分析及地震响应时程分析,对比研究了不同桩基冲刷深度对大跨斜拉桥抗震性能的影响。研究表明:冲刷使得桥梁结构整体变柔,自振周期变长;冲刷深度越大,桩基在地震作用下的位移响应也越大;冲刷深度对桩基剪力的影响与桩长有关,桩基越长,剪力变化趋势越复杂;IDA分析显示,冲刷对桥梁的不利影响随地震动强度的增大而增大;结果表明桩基的局部冲刷会进一步加剧桥梁在地震作用下的危险性,冲刷问题在抗震设计中应予重视。     

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。     

大跨度连续刚构桥抗震性能分析与改造策略

结合一座大跨度连续刚构桥实例,分析了在地震作用下该种桥梁的地震反应,通过改造桥梁形式,减小结构地震力。分析表明,刚构桥的基本周期较短,地震力较大;改造成采用减隔震支座的连续梁桥后,墩柱的地震力明显下降,桩基的轴力也下降明显,但是对于桩基的弯矩减小不大,但是整体上改造后对抗震有利。     

支座对连续梁桥地震反应的影响分析简

基于midas有限元桥梁计算软件,建立三跨连续梁桥模型,确定合适的地震波,计算了某设计桥梁在静载作用下的支座摩阻力和汽车制动力对桥墩影响,通过对三跨连续梁桥不同支座在E1地震力作用下的时程分析法计算,得出了地震作用下的桥墩内力情况.结果表明,在E1地震作用下,结构在弹性范围内,采用减震支座和非减震支座的计算影响差别不大,并且严寒地区桥梁的桥墩强度设计是静力计算控制的.     

地震作用下抗震与隔震连续梁桥动力响应试验研究

针对某跨海连续梁桥的抗震和隔震性能,通过将其简化,并根据相似比1∶10制作该梁桥单墩抗震与隔震试验模型,采用铅芯橡胶隔震支座,进行抗震及隔震地震模拟振动台试验,研究分别采用120、600、1 200和2 400年一遇地震波输入时结构的加速度响应、隔震支座剪力、墩顶剪力和隔震支座滞回性能,并根据单墩低周往复加载试验结果,判别在不同地震波作用时抗震桥墩和隔震桥墩所处的状态。试验结果显示:隔震后梁桥上部结构地震加速度响应在120和600年一遇地震时减小为抗震结构加速度响应的54%和55%;随着结构响应的增加,隔震位移越大,隔震支座耗能能力越强;采用隔震后,在2 400年一遇地震时,隔震梁桥整个桥墩在弹性范围内,桥墩地震响应小于开裂荷载,而抗震梁桥在600年一遇地震时,桥墩已达到开裂荷载。     

独柱墩连续梁桥横向减震分析简

独柱墩连续梁桥在城市中常被采用,为使其尽量少地影响地面交通,桥墩墩径应受到限制,桥梁横桥向支座间距减小,地震作用下其稳定性较差.本文应用MIDAS CIVIL有限元软件通过对桥梁上部结构、支座、下部结构的模拟,建立了动力模型.对桥梁采用不同支座进行动力时程分析,计算分析结果表明,在E2地震荷载作用下,铅芯橡胶支座能有效降低地震力对桥墩的横向受力影响.     

粉体喷射桩加固公路软土路基分析

粉体喷射桩是加固处理淤泥、淤泥质土、粘土、粉土等软土公路路基、桥头常用的地基处理方法。针对邯郸地区公路路基、桥头中粉体喷射桩复合地的承载与变形特性,分析了粉体喷射桩-土复合地基中的桩-土应力分担比及复合地基承载力的计算方法、主要影响因素和取值方法,为粉喷桩复合地基在本地区公路路基、桥头工程中的科学应用提供有益的参考。     

杭埠河大桥主跨连续梁特殊基础支架关键技术研究

结合杭埠河大桥预应力混凝土主跨连续梁支架法施工,阐述采用钻孔桩基础+钢管柱+贝雷梁支架+碗扣支架施工技术的特殊基础支架及其方案的稳定性验算,钻孔桩基础施工后插入钢管,钢管之间采用槽钢连接,该项技术解决了软弱地质条件下临时墩基础支架搭设难题,实现临时墩支架基础施工技术的创新。通过特殊支架基础稳定性计算结果证实,有效地解决了连续梁预压的沉降难题,得到同行专家们的一致认可,并已经申报省级工法。通过正确组织实施,成功地应用在特殊地质条件下支架施工,对类似地质条件下支架现浇桥梁施工具有指导意义。     

Natural frequency of tapered high pier considering pile-soil interaction

In seismic design of tapered high pier, the analysis of natural vibration frequency is of great importance. According to the engineering features of tapered high pier in mountainous area, a vibration calculation model was set up considering the tapered pier characteristics and pile-soil interaction. Based on Southwell frequency composition theory, it consists of elastic deformation of bridge pier and the rigid deformation of group piles, which are respectively solved by the finite-element method and energy method, and then the natural frequency is derived. The comparison between the measured and calculated results shows that the calculation errors with and without considering pile-soil interaction are 4.9% and 14.7%, respectively. Additionally, the main parameters (pier height, section variation coefficient and lateral foundation horizontal proportional coefficient) affecting natural frequency were investigated. The result shows that natural frequency ascends with the increase of the lateral foundation horizontal proportional coefficient; and it is quite necessary to consider the pile-soil interaction in natural frequency calculation of tapered high pier.