高烈度地震区长联大跨连续梁桥减隔震方案分析

为研究高烈度地震区长联大跨连续梁在地震作用下减隔震技术,采用有限元建立跨径（50+8×100+50）m连续梁模型,在罕遇地震作用下,基于传统抗震设计对比双曲面球型减隔震支座、双曲面球型减隔震支座和黏滞流体阻尼共同作用减隔震措施及结构响应分析。结果表明采用双曲球面支座和黏滞流体阻尼器共同作用的减隔震技术为最优方案,各墩地震响应分配均匀、合理。结构纵横位移均在±30cm之内,桥墩及基础处于弹性状态。     

大跨长联铁路连续梁桥抗震分析

以某大跨长联铁路连续梁桥为例,对该桥在多遇地震和罕遇地震作用下进行动力性能抗震分析,并提出了采用速度锁定装置等减隔震措施来有效降低固定墩的地震响应,提高结构的安全性。     

铁路桥梁混凝土盖梁门式墩抗震设计分析

为了研究铁路桥梁混凝土盖梁门式墩的抗震性能,结合高速铁路32.6m标准跨度简支梁,基于Midas建立空间有限元模型,按照《铁路工程抗震设计规范》要求,通过反应谱法分析了墩柱和基础在多遇地震和设计地震作用下的响应,验算了多遇地震作用下墩柱的强度、稳定性及承台和桩基的强度,以及设计地震作用下支座的强度;并通过非线性时程分析法分析了门式墩在罕遇地震作用下纵桥向和横桥向的延性比。结果表明,门式墩在多遇地震作用下墩柱、承台及桩基仍处于弹性工作阶段;在设计地震作用下,支座水平承载力满足抗震设计的连接构造要求;在罕遇地震作用下,门式墩纵桥向和横桥向均满足延性设计要求;在多遇地震和设计地震作用下,有车组合工况比无车组合工况更不利;支座抗震型号应结合地质条件、结构形式、二期恒载和活载等具体计算选取。     

基于线桥一体化模型的高速铁路桥梁抗震性能及设计方法研究

我国高速铁路桥梁大多处于高烈度地震区,其轨道结构广泛采用无砟轨道系统。由于无砟轨道系统的纵向刚度较大,导致桥梁相邻桥跨间的地震效应耦合显著。在进行桥梁地震反应分析时,现有的抗震计算模型均未考虑无砟轨道系统的约束效应。以我国高速铁路无砟轨道桥梁为研究对象,进行基于性能的抗震设计研究。通过建立地震作用下的高速铁路桥梁线桥一体化模型,采用理论分析、有限元计算及模拟地震振动台试验相结合的研究方法,重点研究不同地震作用下桥梁的地震反应规律,基于IDA的桥梁结构在大震下的抗震薄弱部位、重力式桥墩的地震易损性以及支座的不同损伤状态对桥梁下部结构的影响。主要研究以下内容:(1)针对高速铁路桥梁中采用的不同无砟轨道形式,提出了板式无砟轨道桥梁的简化抗震计算模型,通过与精细化抗震计算模型进行对比研究,验证了简化模型的合理性。同时,提出了双块式无砟轨道桥梁的线桥一体化抗震精细化及简化计算模型,并进行了对比验证。基于三水准设防的抗震设计方法,提出了多遇地震及罕遇地震作用下的线桥一体化精细化抗震计算模型,给出了模型中各构件的力学参数合理取值。同时考虑到精细化模型的复杂性,为便于应用,提出了考虑轨道系统约束影响的线桥一体化简化抗震计算模型,可对《铁路工程抗震设计规范》中建议考虑桥面系影响时计算模型的建立提供参考。(2)以高速铁路无砟轨道32 m简支梁桥为原型,设计并制作1∶20单跨简支梁桥缩尺模型进行振动台试验,分别研究有、无轨道约束条件下,简支梁桥在不同地震作用下的地震反应。结果表明,无砟轨道系统对高速铁路简支梁桥的动力特性及地震反应影响显著。考虑轨道系统的影响后,桥梁的纵桥向自振频率与阻尼比均增大。轨道系统的存在增大了桥梁整体的刚度,增强了各跨之间的耦联性,改变了桥梁上部结构惯性力大小及分布。无砟轨道桥梁抗震设计时应考虑无砟轨道系统的影响。(3)从基于性能的抗震设计角度出发,提出了我国高速铁路无砟轨道桥梁抗震设计理论框架。针对无砟轨道桥梁线桥一体化抗震计算模型,分别提出了多遇、罕遇地震下的地震反应分析方法及抗震验算方法。基于IDA研究得出了桥梁结构在大震下的抗震薄弱部位。结果表明,支座水平抗力与其竖向承载力的相对关系决定了桥梁的地震破坏模式,当支座的水平抗力取其竖向承载力的20%时,支座成为结构的抗震薄弱部位;当支座的水平抗力取其竖向承载力的30%时,墩身成为结构的抗震薄弱部位。由于支座的破坏比桥墩破坏的修复更容易,建议高烈度区桥梁支座的水平承载力不宜取值过大,但为防止支座破坏后发生落梁,应加强防落梁措施。(4)以某高速铁路上双块式无砟轨道梁桥为研究对象,通过IDA分析,分别研究了有、无轨道系统约束条件下,桥梁结构的动力特性及其地震易损性。同时,研究了轨道约束下墩身配筋率对重力式桥墩及桥梁系统易损性的影响。研究结果表明,轨道系统的存在,提高了桥梁整体刚度,桥梁结构的自振周期减小。结构发生完全破坏时,轨道约束下的超越概率明显减小。重力式桥墩在进入完全破坏状态之前,考虑轨道约束时的损伤超越概率低于不考虑轨道约束模型;进入完全破坏状态后,轨道约束下的超越概率明显减小。对于少筋混凝土桥墩(配筋率为0.1%～0.5%),随着配筋率的增大,桥墩的损伤状态表现出由部分延性至完全延性的破坏特征。桥梁系统在中等损伤状态下,连续梁的固定墩控制整个桥墩系统的易损性,在完全破坏损伤状态下,整个桥墩系统的易损性需综合固定墩、联间墩及活动墩的易损性。(5)通过研究轨道系统约束下支座的不同损伤状态对桥梁下部结构的影响,并与不考虑轨道约束计算结果进行比较表明:对于连续梁桥与多跨简支梁桥组合桥型,当连续梁固定支座损伤进入干摩擦状态,或一联内其他活动支座进入咬合或干摩擦状态,均可有效降低固定墩墩底内力。当固定支座进入干摩擦状态而其他支座正常工作时,结构受到的地震作用减小。而当活动支座进入咬合状态后,活动墩与固定墩共同参与受力,也能降低固定墩的地震反应,按传统模型进行计算严重低估了联间交界墩的地震反应。对于墩高相近的多跨简支梁桥,轨道约束有效减弱了中间墩的地震内力,各墩底弯矩呈抛物线型分布,且距离桥台越近,墩底弯矩降低越明显。设置在同一墩顶的两排支座如同时进入干摩擦损伤后,大震作用下,可降低该墩的墩底内力。在进行实桥的抗震计算时,应合理考虑桥梁支座可能处于的各种工作模式及轨道约束的影响,以便得到桥墩的最不利内力。     

连续梁桥固定墩减震设计方法研究

强震作用下,连续梁桥在固定墩发生屈服后,由于桥墩屈后刚度较小,整桥系统在纵桥向缺乏足够的恢复力机制,近似处于一种随遇平衡状态,震后固定墩可能发生较大的残余塑性变形。对连续梁桥固定墩减震设计方法进行探讨,介绍双曲面球型减隔震支座的构造特点、工作机理及安装方法,在此基础上提出一种新的减震方法,即将活动墩上的普通活动支座改为双曲面球型减隔震支座,利用该支座能提供可靠稳定的摩擦耗能以及能帮助上部结构回到平衡位置的特点,对固定墩进行减震设计。结合高烈度区某三跨连续梁桥,分别研究工程中经常采用的设置阻尼器方法以及本减震方法的减震效果,分析两种减震方法的不同参数设置对减震效果的影响。将阻尼器减震方法和本减震方法的减震效果进行比较。结果表明:本减震方法能有效地减小固定墩塑性变形、控制活动墩墩梁相对位移、提高结构抗震性能;明显优于传统阻尼器方法,可供工程实践参考。     

极罕遇地震作用下铅芯橡胶隔震支座基础隔震结构抗震性能研究

基础隔震结构在设计地震和罕遇地震作用下具有良好的抗震性能。随着GB 18036—2015《中国地震动参数区划图》引入了极罕遇地震作用，有必要探讨基础隔震结构在极罕遇地震作用下的抗震性能。以两自由度体系(简化模型)和多自由度体系(纤维模型)的铅芯橡胶隔震支座(LRB)基础隔震结构为研究对象，基于弹塑性时程分析的统计结果，分析并比较了设计、罕遇和极罕遇地震作用下上部结构屈服承载力(即降低上部结构抗震设防烈度)和LRB隔震支座力学性能参数对整个LRB基础隔震结构抗震性能的影响。分析结果表明：极罕遇地震作用下，采用降低抗震设防烈度的方式对隔震后的上部结构进行结构设计并不可取；为了保证在极罕遇地震作用下LRB基础隔震结构的上部结构和LRB隔震支座不发生破坏，应尽可能使用大直径和低橡胶剪切模量的LRB隔震支座；如何保证LRB基础隔震结构在设计地震和罕遇地震作用下的性能要求以及在极罕遇地震作用下的安全性能是一个具有挑战性的问题。     

轨道交通高架桥梁(65+110+65)m连续梁抗震性能分析

在轨道交通高架桥梁建设中,大跨度的连续梁结构频繁出现,其抗震性能的分析计算成为控制设计的主要因素。本文结合某轨道交通高架桥梁(65+110+65)m连续梁结构设计,在多遇地震作用下采用反应谱法、时程分析法对桥梁结构进行了弹性地震反应分析,在罕遇地震作用下进行了弹塑性时程反应分析,并对部分钢筋混凝土桥墩进行了延性验算,比较了在不同行车工况下的结构反应,并总结相应的抗震分析设计经验,为同类轨道交通高架桥梁的两阶段分析提供一定的工程实际数据参考。     

矮墩T构桥梁弹塑性地震响应分析

以某铁路T构大桥为工程背景,利用桥梁有限元分析软件建立该桥空间模型,运用反应谱法和时程分析法计算该桥在地震作用下的地震响应,分别对多遇地震、设计地震及罕遇地震作用下的矮墩T构桥梁进行抗震分析验算,总结双薄壁矮墩T构桥梁的动力特性。计算表明:双肢薄壁墩在矮墩T构桥梁中具有较好的抗震性能,罕遇地震作用下主墩虽进入延性状态,但满足规范大震不倒的要求。这为类似桥梁的抗震设计提供参考。     

超长联连续梁桥考虑行波效应的减震优化研究

为了提高超长联连续梁桥的抗震性能，以某跨径布置为(60+11×86+60)m的预应力连续梁桥为工程背景，基于SAP2000建立有限元分析模型，采用绝对位移法模拟行波效应，对比研究了行波效应对超长联连续梁桥地震响应的影响，重点研究了超长联连续梁桥考虑行波效应的减震优化措施。研究表明：行波效应对墩底内力、墩顶位移、支座滑移和剪力，以及伸缩缝两端相对位移(碰撞效应)均存在不同程度的影响；超长联连续梁桥若只设置一个固定墩，会导致固定墩因进入严重的塑性变形状态而破坏，采用摩擦摆隔震支座可以显著优化固定墩地震响应，但无法改变伸缩缝处的碰撞效应；在摩擦摆支座的基础上加设黏滞阻尼器可大幅度减小伸缩缝两端相对位移，甚至可以消除碰撞现象。     

拉索减震支座在系杆拱桥中的应用北大核心

采用常规设计的系杆拱桥固定墩地震响应较大,固定墩的能力往往无法满足抗震性能目标。基于一座主跨跨径为105 m的钢箱拱肋系杆拱桥的工程背景,设计拉索减震支座同时变化拉索初始自由行程的三个减隔震方案,采用非线性时程方法分析地震作用下各个方案的墩、桩地震响应。分析可得:在拱桥中应用拉索减震支座,可以达到较好的减隔震效果;通过合理地控制拉索的初始自由行程,既可有效地减小桥梁易损构件墩和桩的地震响应,同时又可有效限制墩梁相对位移.     

某引桥弹塑性地震性能分析

结合工程实例,建立了空间有限元仿真模型,对其进行了相应的时程分析,并对固结墩在罕遇地震作用下的抗震性能进行了研究,结果表明该处桥墩在罕遇地震作用下塑性变形满足规范设计要求,分析结果可为该桥的设计提供参考。     

贵州赤水河大桥抗震设计研究

贵州赤水河大桥位于强震多发区,该桥采用连续梁方案,从有利于结构抗震的角度出发,分析比较了纵桥向固定墩个数的影响;从减隔震原理出发,通过参数分析研究铅芯橡胶支座的抗震性能。分析可知：在强震区采用连续梁方案,通过合理设置固定墩个数可在一定程度上增强桥梁的抗震性能;采用减隔震支座则可大幅度减小桥梁的地震响应,支座型号可通过参数分析得到。     

大跨度系杆拱桥合理抗震体系研究北大核心

以某下承式系杆拱桥为工程实例,分别对系杆拱桥纵、横向采用不同支承体系下的地震响应进行了研究,在此基础上推荐了合理抗震体系,分析结果表明:对于三跨系杆拱桥,采用两个固定墩未必能够起到有效分担纵向水平地震力的作用;与常规纵向约束布置体系相比,主墩采用弹性拉索支座具有有效的减隔震效果,拉索支座自由行程及弹性索刚度为设计关键。各桥墩横桥向采用滑动支座的情况下,主墩、主梁之间采用X形板弹塑性挡块,可以在控制结构横向地震位移的同时,显著减小桥墩地震力,从而提高结构整体的横向抗震性能。     

中国科学技术馆新馆结构抗震性能设计

结合中国科学技术馆新馆的工程特点,对该复杂结构设定抗震性能目标,并针对性能目标提出抗震措施及抗震构造措施。考虑结构材料的非线性,采用动力非线性分析方法,分析框架-剪力墙结构在地震作用下的动力响应,并对关键部位进行罕遇地震下承载力及耗能专项分析。结果表明,结构在罕遇地震下满足规范要求,关键部位可以实现罕遇地震下不屈服的要求,结构是安全可靠的。     

宁波姚江大桥抗震性能研究

目前,大跨度钢桁架拱桥的抗震设计分析相对较少,无规范可遵循.以宁波城庄路姚江大桥为例,建立了主桥和引桥一体的动力分析模型,分析了桥跨结构的动力特性和地震反应,探讨了主、引桥相互间的影响作用,并比较了几种改善抗震性能措施的效果.罕遇地震下主桥纵向固定墩基础难满足抗震要求,可采用减震措施.     

大跨度系杆拱桥合理抗震体系研究

以某下承式系杆拱桥为工程实例,分别对系杆拱桥纵、横向采用不同支承体系下的地震响应进行了研究,在此基础上推荐了合理抗震体系,分析结果表明:对于三跨系杆拱桥,采用两个固定墩未必能够起到有效分担纵向水平地震力的作用;与常规纵向约束布置体系相比,主墩采用弹性拉索支座具有有效的减隔震效果,拉索支座自由行程及弹性索刚度为设计关键。各桥墩横桥向采用滑动支座的情况下,主墩、主梁之间采用X形板弹塑性挡块,可以在控制结构横向地震位移的同时,显著减小桥墩地震力,从而提高结构整体的横向抗震性能。     

高墩连续梁桥减震设计研究

采用常规抗震设计方法设计的高墩连续梁桥,无论是滑动支座还是固定支座下的桥墩,在地震作用下的墩底内力和墩顶位移均较大。针对高墩连续梁桥这一特点,本文以某大型跨江桥梁的引桥工程作为分析实例,将目前在建筑结构中研究比较成熟的多种减、隔震技术应用于高墩连续梁桥,对其减震效果进行了探讨。分析结果表明,各减、隔震设计方案均有各自的优势及局限性,需根据桥梁结构的具体要求来选择适当的抗震、减震设计方案。     

大跨度钢桁架拱桥施工阶段抗震性能分析

文章对施工阶段钢桁架拱桥在罕遇地震作用下的响应进行了计算分析。以某铁路大跨度提篮式上承钢桁架拱桥为背景,采用有限元软件Midas/Civil,对施工阶段桥梁的自振特性进行分析,采用50年超越概率2%的罕遇地震波对结构进行时程分析,分析了结构在纵向为主、横向为主、竖向为主地震激励作用下的内力响应以及扣塔顶端、底端节点位移时程,综合评价施工阶段桥梁的抗震性能。结果表明:扣塔是地震作用下的危险构件;拱圈合龙能够部分改善桥梁抗震性能;主体结构材料在地震作用下未进入屈服,但结构位移超限。     

减隔震支座对不同墩高桥梁地震反应的影响

以一座连续梁桥为例,采用有限元程序SAP2000,对其减隔震体系以及常规体系进行非线性动力时程分析,研究了不同墩高下减隔震支座对桥梁地震反应的影响,并与常规体系进行了比较。分析结果表明,在墩高较小时,减隔震支座可以显著的降低结构内力响应,改善结构的抗震性能,而在墩高较高时,减隔震支座的减震效果不明显。     

简支梁人行天桥三维地震响应分析

研究表明,采用板式橡胶支座的中小跨径桥梁抗震性能较差。为了探究采用板式橡胶支座的简支梁人行天桥的地震响应特性,以某典型混凝土简支梁人行天桥为研究对象,采用SAP2000建立有限元动力分析模型,进行非线性时程分析,研究了竖向地震动对简支梁人行天桥地震响应的影响,探讨了采用板式橡胶支座的简支梁人行天桥在地震中存在的问题。结果表明:采用板式橡胶支座的简支梁人行天桥抗震性能较差,在罕遇地震中极易发生过大的梁墩相对位移而导致落梁;桥墩地震响应较小,抗侧能力发挥有限;竖向地震动对采用板式橡胶支座的简支梁人行天桥产生不利影响,必须进行三维地震响应分析才能较准确地反映其地震响应情况。