地震下大跨双塔混合梁斜拉桥横向合理抗震体系研究

以某一座跨江大跨双塔混合梁斜拉桥为例,对大跨混合梁斜拉桥合理的横向抗震体系进行了研究,利用Midas/civil有限元程序,建立了该桥空间有限元计算模型;基于该桥规范反应谱生成七条加速度地震波,采用非线性时程分析法进行了大跨混合梁斜拉桥横向地震响应分析,对过渡墩、辅助墩与主梁的横向合理约束方式进行了详细探讨,并对横向弹塑性挡块合理参数设置进行了分析。结果表明:过渡墩、辅助墩与主梁的横向连接方式对大跨混合梁斜拉桥的横向地震响应有显著影响,其中当过渡墩、辅助墩与主梁之间横向设置可滑移,同时配置横向弹塑性限位挡块,可使得大跨混合梁斜拉桥主塔、过渡墩、辅助墩地震响应处于较低水平,同时也可有效地控制主梁的横向位移,是一种非常合理的横向抗震体系。该文的研究成果可为同类桥梁的抗震设计提供理论参考。     

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。     

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。     

设置BRB的桥梁排架墩抗震性能参数分析

汶川大地震中,桥梁双柱式排架墩遭到了严重的破坏,其抗震问题被广泛关注。作者基于结构“保险丝”的损伤控制理念,在双柱式桥梁排架墩中设置屈曲约束支撑（BRB）,以提高横桥向的抗震性能。建立了考虑墩柱弹塑性、梁体与挡块碰撞和支座滑动效应的单个排架墩动力分析模型,通过输入远场地震动、具有向前方向性效应和滑冲效应的近断层地震动进行非线性地震反应时程分析,研究了BRB与排架墩水平刚度比、水平屈服位移比、BRB布置形式和排架墩形式等参数对桥梁排架墩抗震性能的影响。结果表明：设置BRB能有效地减小规则和不规则排架墩的地震损伤,BRB与排架墩水平刚度比和水平屈服位移比的合理取值范围分别为0.5～2.0和0.5～1.5。     

HDR隔震支座梁桥横向碰撞参数的研究

由近年来的震害调查表明,中小跨径桥梁在横向地震作用下梁体、抗震挡块碰撞破坏现象严重。为寻求减隔震支座在减小中小跨径桥梁横向碰撞效应方面的应用,选用HDR高阻尼隔震支座,建立了考虑支座非线性、墩柱弹塑性、桩土作用的横桥向碰撞模型。采用非线性地震反应时程分析方法,详细研究了HDR支座刚度、接触单元碰撞刚度、初始间隙等参数对隔震梁桥横向碰撞效应的影响。结果表明:采用较大的HDR支座的刚度、合理的挡块刚度,可以有效地减小梁桥的横向碰撞响应。     

基于村镇住宅的隔震设计方法研究

在对中原地区村镇住宅调研的基础上,确定进行隔震设计的砖混结构住宅墙体布置形式,然后采用时程分析方法与采用抗震规范给定的简化算法两种不同算法下隔震效果进行对比分析,隔震后周期、多遇地震隔震层剪力、罕遏地震烈度下隔震层剪力等结果,以期更加合理的利用隔震技术改进村镇住宅的抗震性能．     

基于矢量地震动强度参数的隧道结构易损性分析

基于矢量地震动强度参数,对软土浅埋隧道进行地震易损性分析。开展大量土体-隧道结构动力非线性有限元计算,利用计算结果,对15个地震动强度参数(IMs)与隧道破坏指标(DI)进行对数线性拟合回归,并采用有效性、实用性和效益性3个指标对不同IMs进行合理性分析。研究发现,峰值加速度(PGA)是最优IM,其次是峰值速度(PGV)和加速度谱强度(ASI)。根据揭示的最优IM(即PGA)建立基于标量IM的隧道地震易损性曲线,利用合理地震动强度参数中PGA和ASI建立基于矢量IMs的隧道地震易损性曲面,并与上述地震易损性曲线进行对比。结果表明：采用标量IM的地震易损性分析不能表达第2个地震动强度参数IM对隧道抗震性能的影响,所建立的基于矢量IMs的易损性曲面能更精准地评价盾构隧道的抗震性能。     

贝叶斯估计的桥梁结构地震易损性分析

地震易损性分析方法目前已成为评估桥梁结构抗震性能的重要手段,为弥补常用易损性分析方法的不足,提高易损性分析效率,引入贝叶斯估计方法,提出一种基于贝叶斯估计的桥梁地震易损性分析方法(简称BEM法),以某铁路高烈度地震区4跨典型铁路简支梁桥为工程背景,开展不同墩高简支梁桥的易损性分析。采用常用易损性分析方法,计算结果验证了BEM法的正确性,并开展了不同墩高简支梁桥的抗震性能评估,结果表明:BEM法弥补了常用方法的不足,在保证计算精度前提下提高了分析效率,大幅减少计算工作量,BEM法具有良好的稳定性,有着较好的工程应用前景。     

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.     

渡槽薄壁空心墩抗震分析与研究

借助有限元分析软件ANSYS建立简单的薄壁空心墩模型,通过分别输入水平地震、竖向地震和水平-竖向耦合地震,观察分析槽墩在不同向地震下的反应,同时改变槽墩的半径、坡度等参数,分别进行分析,以期找到影响槽墩抗震的因素。     

高墩大跨连续刚构桥地震响应需求的模态推倒分析法

基于结构动力学多自由度体系解耦思想,提出适用于高墩大跨连续刚构桥的模态推倒分析法(MPA)。结合现行规范设计反应谱,以某高墩大跨连续刚构桥为工程背景,采用OpenSEES软件建立全桥非线性纤维模型,分别对MPA法和非线性时程法进行对比研究。结果表明:MPA法对高墩剪力的计算误差相对较大,尤其在纵桥向,最大达到34.73%,而横桥向则满足工程应用需求,最大为26.48%;MPA法对高墩弯矩和位移的计算结果在纵、横桥向都非常接近时程结果,计算精度完全满足工程应用要求。总体而言,MPA法可直接用于评估高墩连续刚构桥的横向抗震性能,且精度很高,但用于纵向抗震性能评估时,需考虑剪力的计算误差对评估结果的不利影响。     

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.     

半漂浮体系斜拉桥粘滞阻尼器布置与参数优化

针对某新建半漂浮体系斜拉桥的阻尼器优化布置问题,采用SAP2000建立了全桥三维有限元模型,基于粘滞阻尼器耗能原理,以桥梁关键部位的抗震能力为指标,对比研究纵、横桥向不同阻尼器布置方式的减震效果,并对横桥向阻尼器的性能参数进行优化。研究表明:当不设置阻尼器时,主梁在纵桥向为半漂浮体系,其惯性力基本由索塔承担,导致索塔出现损伤,辅助墩和过渡墩尽管内力较小,但其支座变形超限; 主梁横向惯性力主要由索塔和过渡墩承担,辅助墩由于布置双向支座参与很小,由此导致过渡墩损伤。在纵桥向,在塔梁交接处布置4个阻尼器时,索塔可保持无损状态,支座变形也低于容许值; 在横桥向,将过渡墩单向支座改为双向,并布置双侧阻尼器后,可保证过渡墩处于无损状态,且支座变形低于容许值,此时的优化参数为ξ=0.3、C=3 000 kN/(m/s) ξ。     

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.     

墩高对连续梁桥抗震性能的影响

以南水北调中线工程中某预应力混凝土连续梁桥为例,采用有限元程序MIDAS建立了考虑和不考虑桩土作用的两种有限元计算模型,选取5,10,15,20,25 m等5个墩身高度,采用反应谱分析法,分析在顺桥向及横桥向地震输入下不同墩身高度对结构的自振周期、制动墩和非制动墩的墩顶位移、墩底内力、墩顶内力的影响规律,以及桩土作用效应随墩身高度的变化规律,可为同类桥梁结构的抗震设计提供理论依据.     

不同连接构造的预制拼装桥墩地震响应分析

为了研究预制拼装桥墩的连接构造能否形成可靠的传力机制及其抗震性能,基于一组预制拼装桥墩拟静力试验,采用ABAQUS软件建立了试验桥墩的有限元模型并结合试验结果验证其有效性。在此基础上,分析现浇、波纹管浆锚连接和榫头+波纹管连接的预制拼装桥墩的地震动力响应。之后,进一步研究轴压比和配筋率对新型带榫头构造的预制拼装桥墩地震动力响应的影响规律。结果表明：在结构形式和地震作用均相同的条件下预制拼装桥墩和现浇桥墩的动力响应结果基本一致。有榫头构造较平面接缝的预制拼装桥墩的位移响应、残余位移、塑性损伤程度更小,榫头构造提高了预制拼装桥墩的抗震性能。通过参数分析发现,轴压比越大,桥墩的位移响应以及塑性损伤程度越大,剪力响应和地震耗能更大;纵筋配筋率越大,桥墩的位移响应以及塑性损伤程度越小,剪力响应越大,但在1%～2%之间,对地震耗能的影响不显著。     

基于部分抗剪的钢箱梁横向分块施工效应分析

为了研究横向分块施工造成的抗剪刚度减弱且分布不均对分块钢箱梁受力特性的影响,针对分块后不对称开口薄壁构件顶、底板之间部分抗剪的力学特性,引入考虑界面滑移的组合结构理论,建立变形和应力的解析分析方法. 基于典型等截面单箱多室钢箱梁截面设计参数的统计规律进一步归并结构尺寸参数,建立以桥梁跨度、分段长度和抗剪刚度等关键参数为基本变量的变形计算公式. 通过影响参数分析,提出能够应用于不同跨度钢箱梁的分块施工方法. 结果表明,当分段长度增大到40 m以上时,必须采用抗剪临时撑增大抗剪刚度,或采用临时支点加固,以减小变形、控制施工质量.     

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。     

对连续梁桥减隔震支座抗震性能的比较分析

以厦漳跨海大桥北汊南引桥为依托,采用有限元非线性时程分析方法,比较分析了铅芯橡胶支座和盆式橡胶支座对高烈度地区大跨径连续箱梁桥的抗震影响。研究结果表明:铅芯橡胶支座增加了结构在地震作用下的振动周期和主梁梁端位移,减小了固定墩的受力。相比盆式橡胶支座,铅芯橡胶支座可以使主梁梁端位移增加20%~200%,固定墩内力减小36%~80%。说明铅芯橡胶支座能够通过增加主梁位移达到减小桥墩受力的效果,隔震效果明显。该研究成果可为同类型桥梁的抗震设计提供参考。