基于IDA和纤维模型的高墩大跨连续刚构桥梁地震反应分析

基于纤维模型的有限元方法,建立了典型高墩大跨连续刚构桥的非线性数值分析模型.采用动力增量分析法,即IDA方法对结构进行了非线性动力时程分析,分别探讨了在纵桥向和横桥向地震作用下高墩连续刚构桥梁结构的破坏规律、最大位移和最大曲率的关系,高阶振型效应对高墩大跨连续刚构桥墩身内力和变形的影响及位移和曲率沿墩高变化的规律.     

地震下高墩刚构桥桥台背土相互作用分析方法对比

针对重力式U型桥台背土相互作用，结合现行抗震规范，提出了4种分析模型及其力学本构关系和计算式。采用非线性时程法对比研究了某在建高墩双薄壁连续刚构桥的桥台背土相互作用效应。结果表明：只有弹簧模型可以求得与精细模型基本一致的高阶弹性模态；在纵桥向，滚轴模型和支座模型的结果都比精细模型小，弹簧模型相对精细模型的计算误差最小，关键内力误差不超过20%；在横桥向，支座模型的内力最接近精细模型，而弹簧模型和滚轴模型的结果都偏保守；桥台刚度对关键地震内力的影响幅度低于10%，而桥台有效参与质量的影响幅度也低于15%。综合考虑分析精度和计算成本，弹簧模型在抗震设计中更值得推荐。     

静力非线性方法用于桥梁高墩抗震性能分析

高墩桥梁由于结构本身的特点,墩高使得高阶振型的影响更明显,笔者基于＂等效振型高度＂的概念对通常采用的MPA（Modal Pushover Analysis）方法提出改进,并采用几种不同侧向力分布模式的Pushover以及动力时程分析对桥梁单墩进行对比分析,以研究改进的MPA法应用于桥梁高墩抗震性能分析的计算精度和有效性。分析结果表明,当地震动强度较小时,MPA法和改进MPA法可以较好的改善计算结果;随着地震动强度的增大,改进MPA法的计算精度优于MPA法。     

连续梁桥施工阶段地震响应及抗震性能评估

采用桥梁专用分析软件,基于悬臂施工理论,结合一座多跨连续-刚构组合桥梁,选取变化比较复杂的施工阶段为研究对象,进行地震响应及抗震性能计算.结果表明,刚构梁段受力性能优于连续梁段,连续-刚构过渡梁段内力变化特殊;刚构梁段顺桥向、连续梁段横桥向抗震性能较好;结构横桥向塑性发展快于顺桥向,成桥时顺桥向、横桥向塑性区域发展最快.研究认为,同类结构设计时,需重视过渡梁段的受力变化,加强刚构梁段的横桥向、连续梁段的顺桥向抗震设计,避免桥墩基础过早的出现塑性区域;施工时需要注意刚构桥横桥向荷载作用,加强对边跨合龙阶段的观测.     

离差最大化在柳刚构桥抗震性能设计参数的应用

连续刚构桥具有刚度大、抗震性能好、造型美观、行车舒适等优点,因此,连续刚构桥越来越受到广大设计者青睐。然而在实际桥梁工程设计时,往往出现某些关键截面的性能不能满足抗震要求,需要调整设计参数以达到其抗震性能要求。运用离差最大化法的原理,以拟建的可克达拉大桥为例,计算各关键设计参数的权重及抗震性能方案评价值。结果表明:梁跨中高跨比、高低墩及桥墩截面形式权重极差最大,对抗震性能影响最为显著,为大跨度连续刚构桥优化设计提供参考。     

支撑横梁体系钢-混凝土连续组合梁桥地震响应分析

结合工程实例,采用SAP2000建立支撑横梁体系钢-混凝土连续组合梁桥精细化抗震有限元模型,并进行非线性动力时程分析,研究板梁刚度比、支撑横梁根数、剪力钉剪切刚度3个设计参数对该组合梁桥地震响应规律的影响。计算结果表明:增加钢主梁刚度和减少横梁根数有利于降低结构在地震作用下的动力响应;剪力钉刚度大幅折减致梁板界面滑移时,桥梁第一阶自振周期增加26.14%,而墩底纵、横桥向弯矩分别降低47.74%和32.6%,说明剪力钉刚度折减导致界面滑移的同时降低了墩底截面地震力。     

高墩大跨度连续刚构桥抗震性能分析

以西南山区某高墩大跨度预应力混凝土连续刚构桥为例,应用Midas civil建立了有限元分析模型,分析了该桥的自由振动特性。采用非线性时程分析方法分析了该桥在E1、E2地震作用下的抗震性能。     

波形钢腹板高墩大跨径连续刚构桥动力特性及地震反应谱分析

为研究波形钢腹板曲线连续刚构桥动力特性和抗震性能,利用 MIDAS Civil 建立不同腹板曲线连续刚构桥计算模型,再分别改变桩基边界约束和激励角度,对比分析其自振特性和抗震性能变化规律。计算结果表明:考虑桩土效应时,结构柔度更大,自振周期更长;桩基固结时,波形钢腹板刚构桥竖向刚度减弱,而横向刚度有所增加;桩基约束对波形钢腹板刚构桥振型影响更明显,混凝土桥梁在不同约束时振型变化趋势较为一致;随着地震激励角度变化,控制截面内力均先减小后增大,横桥向则相反,而墩顶和跨中位移相差不大,对比控制截面内力及位移可见,波形钢腹板曲线刚构桥抗震性能更好。     

改进的适应谱Pushover方法和MPA法的对比

目的 结合ASPA法和MPA法的优点,提出更适用于工程实际的改进的适应谱Pushover方法(IASPA).方法 利用完全解耦的方法对ASPA法进行简化,对两个典型的钢筋混凝土框架结构分别利用IASPA法和MPA法进行Pushover分析,并将分析结果和非线性时程分析的结果进行对比研究.结果 对于高阶振型影响较小、结构屈服后振动特性变化不明显的低层结构,IASPA法和MPA法得到的结构峰值响应非常相近.但是对于中高层结构,IASPA法计算得到的峰值响应比MPA法更接近非线性时程分析的结果.结论 IASPA法考虑了高阶振型的影响以及结构屈服后振动特性的改变,因此比MPA法具有更高的精度;并且,由于IASPA法忽略了结构屈服后各振型之间的耦合作用,所以较ASPA法计算更加简便,更适用于工程实际.     

隔震桥梁横桥向挡块设计研究

首先简要介绍了某隔震桥梁的隔震设计情况,分析了横桥向抗震挡块的设计思想和方法;然后选择一座两跨连续隔震桥梁建立了计算模型,并考虑梁体与挡块的非线性碰撞效应,利用多条地震波进行了桥梁基本烈度下的横桥向非线性时程分析.计算结果表明通过合理设置缓冲装置,本文所提设计方法可以保证挡块在基本烈度地震条件下处于完好状态.研究认为,挡块的碰撞刚度对桥梁的横向地震性能影响较大,但其取值缺乏必要的试验研究作为参考,有必要对桥梁挡块的力学性能进行碰撞试验研究,为碰撞刚度和屈服强度等参数的确定提供依据.     

考虑结构-水相互作用的连续刚构桥水平地震反应分析

以三水二桥为实例,采用结构有限元法对具有单肢薄壁墩的连续刚构桥进行水平地震反应分析,分析时考虑了桩-土相互作用和结构-水相互作用以及不同水深对结构地震反应的影响。计算结果表明：桩-土相互作用和结构-水相互作用对该种连续刚构桥的抗震是不利的;按反应谱法计算所得桥墩的横向内力较大,按时程分析法计算所得主梁内力和桥墩的纵向内力较大;连续刚构桥抗震设计时应采用反应谱法和时程分析法相结合进行分析,所得的成果和分析结论可供同类桥抗震分析参考。     

连续刚构桥地震反应分析研究

为考虑不同地震作用对大跨连续刚构桥的影响,以南宁某大桥为例建立大桥有限元模型,采用反应谱法及动态时程分析方法,将不同烈度的地震作用进行输入,分析研究了连续刚构桥的动力特征及地震反应,结果表明:连续刚构桥悬臂梁根部及桥墩底部断面的弯矩变化较大,设计时应该加以重视.     

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.     

高墩大跨度刚构桥悬臂施工阶段与成桥地震反应对比

在中国西部地震危险性较高的地区,建造了许多高墩大跨度的预应力混凝土连续刚构桥。一般采用悬臂施工技术,但其施工周期较长,可能在建设中遭受地震。为探究强震下处于悬臂施工过程阶段的刚构桥主梁及桥墩可能发生的震害,以经历汶川地震考验的庙子坪大桥为研究背景,建立了最大悬臂T构、边跨合龙后非对称单悬臂T构及成桥连续刚构阶段3种结构体系,以模拟悬臂施工从静定—单次超静定—多次超静定的转换过程。选取桥址附近台站实测的汶川强震动记录进行时程分析。结合成桥阶段庙子坪大桥的实际震害结果,对比强震下3种体系主梁应力及桥墩内力。结果表明：与成桥阶段相比,强震下处于最大悬臂阶段的墩梁固结处顶板、腹板同样容易开裂,但其它大部分位置不易开裂;处于边跨合龙阶段的边跨合龙段处顶板、底板,边跨1/5—2/5区域腹板,及墩梁固结处顶板、腹板的应力均较大,同样容易开裂,但中跨反而不易开裂;虽然两个施工阶段桥墩中高位置处纵桥向弯矩是成桥阶段的两倍以上,但不易开裂;墩顶、墩底易开裂,与成桥反应一致。建议施工期的A类连续刚构桥抗震重要性系数取0.76。     

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。     

钢筋混凝土桥墩拟静力正交试验及数值模拟

为系统研究多参数组合对圆形钢筋混凝土桥墩延性抗震性能的影响,建立较可靠的数值分析模型,开展了以墩高(剪跨比)、纵筋率、轴压比、配箍率为因素的四因素三水平圆形钢筋混凝土桥墩拟静力弯曲破坏正交试验,并基于OpenSees纤维模型及等效塑性铰模型对试验桥墩的骨架曲线、滞回性能进行数值分析.结果表明:试验桥墩位移延性为5.3～...     

不规则钢筋混凝土梁桥抗震性能评价N2方法

将非线性静力分析(Pushover)和非线性时程分析结合起来,给出了一个用于不规则钢筋混凝土梁桥抗震性能评价的N2方法(名称源于Fajfar).首先对多个代表性桥墩进行非线性静力分析,获得桥墩的"能力"曲线以及不同破损极限状态对应的墩顶位移.不同破损极限状态由钢筋和混凝土的应变以及桥墩截面抗剪能力共同定义,并可由墩底截面弯矩——曲率关系曲线转化为以墩顶位移的表述形式.再通过全桥模型的非线性时程分析获得各个桥墩的地震"需求"位移,最后通过二者比较来评价桥梁的抗震性能.给出了一个曲线连续梁桥计算实例,验证了方法的可行性.     

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.     

大跨度连续刚架拱桥的地震响应研究

广州新光大桥是世界上第一座三跨连续钢桁拱与钢筋混凝土V型刚构结合的钢-混凝土组合体系桥梁,主桥跨度为(177 428 177)m.以广州新光大桥为例,研究地震动空间变化对大跨度连续刚架-拱组合体系桥梁地震响应的影响.地震空间效应变化考虑了桥梁支点间横桥向和顺桥向多点激励和行波效应,研究结果表明:在不同的地震激励下桥梁的地震响应特征截然不同,地震动的空间变化对主拱肋、V型刚架的影响很大,而对边拱肋的影响相对较小;且随着剪切波速增加,主拱顶相对拱脚的纵桥向位移逐渐减小,而边拱拱顶的纵桥向位移基本不受剪切波速的影响.