地震区简支梁桥防落梁装置的设计

文中指出了对地震活动区域的简支梁桥设置防落梁防止装置的重要性,介绍了防落梁装置的主要应用型式及其特点、选择方法和注意事项,并阐述了常用型式—拉索式防落梁装置的设计步骤、具体构造及其在我国的工程应用实例。认为防落梁装置的设置将为我国桥梁结构在强烈地震作用下的安全提供可靠的保障。     

梁式桥防止地震碰撞及落梁装置与措施的研究进展

在强烈地震中,桥梁上部结构在伸缩缝处发生的碰撞能够引起上部结构的破坏,并影响到支座、墩身和基底的受力状态,在地震作用下的落梁现象也多有发生。本文综述了国内外在避免地震时桥梁之间的碰撞及防止落梁措施方面的研究进展,并且介绍了几种纵向连接装置的性能。对进一步研究提出了新的思路。     

强震下梁与桥台碰撞特性及防撞防落梁措施研究

基于强震作用下梁与桥台相对位移及碰撞特性研究,结合桥台缩尺模型振动台试验,明确强震作用下桥台碰撞损伤规律,以及不同防撞防落梁装置对桥台结构动力响应的影响。研究表明：设置防撞垫片会使上部梁体与桥台间最大碰撞力削弱约50%;增加桥台隔震支座刚度,避开地震动卓越周期,可以在一定程度限制上部梁体位移,起到减隔震的效果。拉索式防落梁装置对上部梁体靠近桥台时的位移削弱达63.34%,有效保护桥台背墙;钢板式防落梁装置对桥梁结构上部梁体远离桥台侧的位移削弱达37.53%,有效防止发生碰撞作用和落梁现象;链式防落梁装置对上部梁体远离桥台位移削弱作用达93.98%,但同时也增加上部梁体靠近桥台背墙侧位移,能够有效防止落梁发生。     

桥梁防落梁系统研究现状述评

防落梁系统主要由梁搁置长度、限位装置和连梁装置3部分组成,其目的是防止上部结构在地震中发生落梁失效。文章概述了国内外防落梁系统的研究现状,并对防落梁系统的研究提出了建议。     

地震区简支梁桥防落梁装置的设计

文中指出了对地震活动区域的简支梁桥设置防落梁装置的重要性,并介绍了防落梁装置的主要应用型式及其特点、选择方法和注意事项,同时阐述了常用型式—拉索式防落梁装置的设计步骤、具体构造及其在我国的工程应用实例。防落梁装置的设置将为我国桥梁结构在强烈地震作用下的安全提供可靠的保障。     

桥梁中抗震限位装置设计方法的研究

为防止桥梁上部结构在地震中发生落梁破坏,通常在伸缩缝处安装限位装置。在调查影响伸缩缝处相邻梁体相对位移因素的基础上,根据线性化模型提出一种限位装置设计方法。该方法既考虑了相邻桥跨不同向振动的动力特性,又考虑了相邻梁体间碰撞对相对位移的影响。运用替代结构法考虑墩柱的弹塑性,使用考虑碰撞效应的相对位移反应谱考虑碰撞对相对位移的影响。通过参数研究对提出的限位装置设计方法的可靠性进行验证,并通过与已有的限位装置设计方法相比,评估了所提出的限位装置设计方法的限位效果。与已有的设计方法相比,本文提出的限位装置设计方法与非线性时程分析结果的相关性更好。     

复合式金属阻尼器在曲线梁桥减震控制中的应用研究

为了研究复合式金属阻尼器在曲线梁桥减震控制中的应用效果,以一座曲线连续梁桥为例,对其进行了地震作用下的动力弹塑性分析,研究了复合式金属阻尼器在曲线梁桥减震控制上的应用,并且与安装了传统防落梁装置的曲线梁桥结构的地震响应进行了对比。研究结果表明:复合式金属型阻尼器对支座变形的减震率在55%~65%之间,对固定墩墩底弯矩的减震率在50%~55%之间,可以有效地降低曲线梁桥结构在地震中的响应;与传统的防落梁转置相比,复合式金属型阻尼器在地震作用下有着良好的滞回耗能能力,使桥梁具有较高的安全储备,在桥梁的抗震设计中可以取代传统的防落梁拉杆装置;当支座出现较大变形的时候,复合式金属型阻尼器的出力在较小位移下能显著提高,起到限位的作用,防止支座破坏和落梁的发生。     

汶川地震中的桥梁落梁震害分析及启示

5.12汶川地震中发生了多起桥梁落梁震害,每起落梁事故有各自的现象与成因.根据桥梁结构构造特点以及落梁现场调查,对都江堰庙子坪大桥和百花大桥的落梁过程及成因展开分析,认为庙子坪大桥中的一孔落梁起因于联间振动位移差及碰撞,而百花大桥第5联整体倒塌实际也始于端部落梁.文中进一步探讨了地震中落梁的一般特征,并提出若干防落梁措施.     

浅谈公路桥梁抗震设计

近些年来,世界范围内地震自然灾害频频发生,人们在建筑设计时更多地关注建筑工程的抗震能力。防落梁系统就是一种在发生强等级的大地震时,防止桥梁发生落梁现象的安全防护性装置,主要包括梁搁置长度、限位装置、连梁装置,其中连梁装置是指桥面不连续的简支梁桥和吊桥的梁与梁、梁与墩、梁与台之间连接的装置。文章结合我国公路桥梁工程设计特点和防震等级要求,提出采用梁板连梁装置提高桥梁抗震能力的设计思考。     

斜拉桥主梁不同纵向约束刚度对动力特性的影响

斜拉桥纵向约束一方面允许结构在车辆、温度和混凝土徐变作用下产生适当位移,减少内力作用;另一方面防止结构在地震发生时产生过大位移而造成的梁端碰撞或落梁破坏。文章以杭州湾跨海大桥北航道桥设计方案为实例利用能量原理分析了不同主梁纵向约束对于斜拉桥动力特性的影响得到了一些重要的结论可供设计参考     

Pounding mitigation and unseating prevention at expansion joints of isolated multi-span bridges

Damage of adjacent bridge structures due to relative responses, such as pounding and unseating, have been observed in many earthquakes. The isolators in bridge structures are effective in mitigating the induced seismic forces. However, the deck displacement becomes excessively large when subjected to ground motion with unexpected characteristics. This increases the possibility of pounding; and contributes to the unseating of bridge decks and subsequent collapse. An analytical model of expansion joints, that takes account of the interaction between adjacent bridge segments and the effect of impact and restrainers, is developed and nonlinear time history analyses are performed on a typical isolated multi-span bridge using three standard ground motions. The numerical simulation results show that pounding between adjacent bridge segments could amplify the relative displacement, resulting in the requirement of using an unseating prevention system. Restrainers are substantially effective in reducing the relative opening displacements and impact forces due to pounding at the expansion joints. However, the impact and the stretch of cable restrainers at expansion joints results in a large lateral force transfer from one deck to the other, which, consequently, significantly changes the global response of the participating structural systems. Therefore, it is effective to provide a shock absorber for the mitigation of impact effects between bridge segments or at the restrainers’ ends. The sudden changes of stiffness during poundings can be smoothed by using a natural rubber shock absorber, which prevents, to some extent, the acceleration peaks due to impact. The reaction forces at the pier bases and the pounding forces exerted on the superstructure can be satisfactorily reduced.     

考虑土、上部结构和桥台相互作用的桥台抗震性能研究

 在以往的桥梁设计中并不考虑基础提离和地基土屈服等土与桥台相互作用对桥台地震反应的影响。因此,为了研究桥台在地震中的抗震性能,采用Newmark时程分析方法对考虑土、上部结构和桥台相互作用的由扩展基础支撑的桥台进行分析。采用离散的质点–弹簧模型对土、上部结构和桥台系统进行建模。利用非线性模型,模拟上部结构和桥台的碰撞反应、桥台背部填土及地基土的弹塑性反应,并采用Winkler地基梁模型模拟地基土与桥台基础的相互作用。分析结果表明,桥台基础的提离作用可以减弱桥梁上部结构及桥台在强烈地震中的反应,减小桥台墙身底部在强震作用下发生的塑性变形,起到一定的减震隔震效果。同时,桥台底部土的屈服减小了传递到桥台底部塑性铰处的弯矩,进一步增强了桥台基础提离的效果。然而,由地基土屈服引起的永久性沉降也造成桥台基础的倾斜。因此,在桥梁的抗震设计中,必须考虑桥台基础的提离和地基土的屈服等土与结构相互作用对桥台抗震性能的影响。     

相邻结构碰撞研究进展

地震引起的相邻结构碰撞会导致结构局部破坏或倒塌，造成人员伤亡和财产损失。文章将相邻结构碰撞模型分为经典碰撞模型、接触单元法碰撞力模型和有限元碰撞模型，并对研究现状分别进行介绍，梳理相邻结构设计参数对结构碰撞响应的影响，归纳最小防震缝宽度对相邻结构的影响及缝宽的计算方法，总结相邻结构防止碰撞的研究，分析相邻结构碰撞研究中存在的问题，提出今后应研究的方向。     

地震输入工况对曲线桥梁伸缩缝碰撞响应的影响

针对曲线桥梁伸缩缝地震碰撞破坏现象,结合某多层互通式立交体系中单支多联曲线箱梁桥工程,建立带伸缩缝曲线桥梁的空间动力分析模型。用Kelvin接触单元模拟伸缩缝处地震碰撞效应,建立包含墩柱、主梁、支座和伸缩缝的全桥有限元模型。利用非线性时程分析法,分别输入两组地震波的单维和多维8种地震动工况,分析不同地震工况作用下曲线桥梁伸缩缝的碰撞响应。结果表明:曲线桥梁不同方向地震动响应存在耦合,其伸缩缝碰撞响应的研究应采用多组地震波的单维和多维输入工况分别计算。     

地震作用下横向碰撞对连续梁桥地震反应的影响

地震作用下,结构的碰撞问题被认为是影响结构地震反应和结构抗震性能的一个重要因素,碰撞是一种非常复杂的非线性问题,其影响因素很多.采用非线性时程地震反应分析方法,探讨了横向地震作用下梁体与抗震挡块间的碰撞对连续梁桥地震反应的影响,结果表明:梁体与抗震挡块间的碰撞不仅产生很大的撞击力.还会导致桥墩的地震需求增大,对结构抗震不利.通过参数分析表明接触单元刚度、初始间隙以及墩高等参数对碰撞效应有很大影响.     

Non-linear FEM analysis of earthquake-induced pounding between the main building and the stairway tower of the Olive View Hospital

The reports after major ground motions indicate that earthquake-induced pounding between buildings may lead to substantial damage or even collapse of colliding structures. The research on structural pounding during earthquakes has been recently much advanced, although most of the studies were conducted on much simplified discrete lumped mass models of buildings. In the present paper, a detailed three-dimensional pounding-involved response analysis of two adjacent structures has been conducted using the FEM with the non-linear model of material behaviour, including stiffness degradation of concrete under cyclic loading. The study concerns pounding between the Olive View Hospital main building and one of its independently standing stairway towers, which was observed during the San Fernando earthquake of 1971. The results of the study show that collisions may lead to a significant increase of the response of the lighter stairway tower as well as may result in a substantial increase of the range and intensity of damage at the base of the structure, whereas the behaviour of the heavier main building has been found to be only slightly influenced by structural interactions. The results clearly confirm that special attention should be paid to appropriate design of a weaker building, for which earthquake-induced structural pounding can be catastrophic.     

轻轨铁路站桥整体结构的结构设计与抗震分析

本文结合地处高烈度地震区的天津轻轨工程,对轻轨铁路车站建筑与高架桥梁进行了整体设计与抗震分析。在结构设计中,首次将轻轨铁路的车站建筑与高架桥梁设计成为一个整体框架结构;在抗震分析中,分别按照不同的规范反应谱法和时程分析法对站桥整体结构进行全面分析。研究结果表明,轻轨铁路站桥整体结构的结构设计概念明确、优点明显,可避免建筑与桥梁之间的地震碰撞;按照规范反应谱法设计的站桥整体结构的抗震安全性存在不足,设计中必须按照工程建设场地地震危险性评价所给出的地震动参数对站桥整体结构进行时程分析,才能确保轻轨铁路的抗震安全性。     

一种计算地震作用下相邻结构相对位移的改进差异谱方法

作为当前铁路客站建设中经常采用的一种结构形式,"房桥分离"结构在地震激励下存在客站建筑与桥梁结构发生碰撞的隐患,而规范中缺少对于此类结构形式最小安全间距的相关规定。基于此,作者根据客站建筑与桥梁结构的结构形式,并考虑客站建筑的非比例阻尼特征,通过引入虚拟激励法,推导用于碰撞分析的随机表达式,该计算表达式可以实现准确高效的随机运算。在此基础之上,作者进一步提出一种改进差异谱方法,该反应谱组合公式可用于计算地震作用下相邻结构的相对位移,从而提供避免房桥结构震致碰撞的最小安全间距,相比传统方法其可以考虑建筑物非比例阻尼特征,具备坚实理论基础,形式简洁方便,适于工程应用。最后通过数值算例验证本文所提出改进差异谱方法的准确性和有效性。     

隔震曲线桥梁碰撞研究

目前,铅芯橡胶隔震支座已应用于曲线桥梁,由于采用铅芯橡胶支座,地震作用下梁体位移增大,相邻梁体间容易产生碰撞。国内外对于曲线桥梁碰撞的研究相对甚少,本文以一座三联曲线桥梁为研究对象,用非线性时程分析确定曲线桥梁最不利地震输入角度,在此基础上,用本文确定的最不利地震输入角度讨论了曲线桥梁梁间碰撞响应对梁及桥墩的影响。计算结果表明,曲线桥梁采用隔震支座后,可以明显消耗碰撞过程中产生的能量,碰撞对桥墩影响不大,但是瞬时的碰撞对梁轴力影响很大。