强震作用下冰厚对桥墩动力反应的影响研究

在考虑了冰–水–桥墩流固耦合作用的基础上,建立地震作用下不同冰厚时的冰–水–桥墩流固耦合动力方程,并以冰水域中矩形桥墩为研究对象,分析地震作用下冰厚对矩形桥墩动力响应及动水压力的影响。结果表明:地震作用下,墩底最大弯矩和剪力以及桥墩侧面动水压力随着冰厚的增加而增大,且当冰厚超过0.5 m时,墩底弯矩和剪力随着冰厚的增加影响程度越来越大,墩底最大弯矩和剪力变化率分别相差88.71%和98.15%,但对桥墩侧面动水压力已基本无影响。墩身位移与加速度随着冰厚的增大而增大,其中墩身加速度变化率最大达到45.08%。因此,在进行冰水域桥墩抗震设计时应着重考虑冰厚大于0.5 m时对结构地震反应的影响。     

双柱墩地震反应的轴力刚度耦合作用

地震作用下钢筋混凝土双柱桥墩产生的动轴力不仅会改变桥墩的屈服强度,而且也会相应地改变桥墩的刚度,但目前广泛使用的集中塑性模型一般并未考虑这种轴力-刚度的耦合作用.以自动计入轴力-强度及轴力-刚度耦合作用的纤维模型分析结果为基准,研究了轴力-刚度耦合作用对钢筋混凝土双柱桥墩地震反应的影响.结果表明,轴力-刚度耦合作用对双柱墩弹性阶段的反应有较大影响,但不改变结构的极限承载力;由于拉压桥墩的刚度互为消长,等高双柱墩的地震位移响应在不计轴力-刚度的耦合作用时与实际情况只略有差异,但墩柱弹性内力响应则会被较大地低估;不等高双柱墩的刚度受较矮侧桥墩控制,因此轴力-刚度的耦合作用对结构的地震位移响应和弹性内力响应都有明显影响,桥梁不规则性越大影响越显著,在进行结构分析时不能忽视这一因素的影响.     

不同环境荷载激励下考虑流固耦合效应的深水桥墩响应分析

为探讨不同环境荷载组合激励下,动水压力对深水桥墩结构响应的影响程度,本文基于非线性Morision方程,同时考虑附加质量效应和流固耦合效应,对深水桥墩结构在波浪、冰荷载和地震3种环境荷载单独作用下,以及不同组合形式共同作用下的结构响应进行数值分析.计算结果表明:结构各项参数,包括长细比、墩高以及水深都将会对动水压力影响...     

设置横系梁的双柱式桥墩地震易损性分析

为定量分析横系梁对双柱式桥墩抗震性能的影响,基于易损性方法研究不同形式桥墩的地震损伤概率。通过Pushover分析,提出双柱式桥墩在横向地震作用下的位移能力计算经验公式。根据得到的位移能力经验公式,确定桥墩在不同破坏状态下的损伤指标。基于Open Sees分析平台建立桥梁模型,分析横系梁高度、刚度、根数等设计参量对桥墩易损性的影响。通过对比桥墩的位移能力和地震需求,得到其在不同破坏状态下的地震易损性曲线。结果表明:设置双横系梁相对于单横系梁,桥墩破坏概率降低10%;当刚度比在0.15~1之间,增大刚度比能够明显降低墩柱的破坏概率;当横系梁高度为0.3H~0.7H时,桥墩的破坏概率会随着横系梁高度的减小而增加。研究结论可为设置横系梁的双柱式桥墩抗震性能评估及其抗震设计提供参考。     

锥体结构的冰激振动与冰力函数

基于现场原型结构测量 ,研究了冰与锥体结构相互作用的动冰力与冰激锥体结构振动 ,建立了确定性冰力函数。实测发现 ,冰与锥体结构作用时以弯曲破坏为主 ,冰的破碎长度与冰厚成正比 ,冰的破碎频率随冰速增加 ,并有可能达到结构的固有频率。通过分析冰的破坏过程与冰压力盒测量的冰力时程 ,建立了三参数的冰力函数 ,并讨论了各参数的影响因素     

主梁对桥墩地震响应的影响

对于地震中的桥梁结构来说,桥墩第一时间把地震振动作用传到主梁,同时桥墩也是桥梁结构中极易受损的构件,而主梁质量分布在地震作用下所产生的振动响应对桥墩造成了很大作用的影响。通过建立全桥计算模型和全桥中的单个桥墩计算模型,采用多振型反应谱分析方法,进行E1地震作用下的地震响应计算分析。研究表明质量大且分布密集的主梁通过支座限制了桥墩在地震作用下的摆动幅度,从而使得全桥下的桥墩墩底内力值比单个桥墩的内力值小很多。     

动水压力作用对深水桥墩地震响应的影响

地震激励下水与桥墩的相互作用会对桥墩产生动水压力,本文研究动水压力作用对深水桥墩地震响应的影响,对提高深水桥墩长大桥梁的抗震安全性尤为重要。分别采用Morison方程和辐射波浪理论,建立了动水压力计算方法,分析了动水压力作用对桥墩地震响应的影响,并比较了两种方法计算的动水压力对桥墩地震响应影响的差异;分析了考虑土-结构相互作用时以及双向地震作用下动水压力作用对桩基桥墩地震响应的影响。研究表明:动水压力作用不仅会改变桥墩的动力特性,而且会增大桥墩的地震响应,其影响随相对水深的增大而增强;当桥墩迎水面宽度较大时,采用Morison方程计算的动水压力对桥墩地震响应的影响明显大于采用辐射波浪理论计算动水压力的影响;考虑土-结构相互作用会降低动水压力对桥墩地震响应的影响,但其影响仍不容忽视;考虑双向地震作用会加剧动水压力对桥墩地震响应的影响。由此得出结论,在深水桥墩长大桥梁的抗震分析中,需考虑动水压力作用对桥墩地震响应的影响。     

近场脉冲型地震作用下黏滞阻尼器对双柱#br# 摇摆桥墩减震作用研究

为研究黏滞阻尼器对双柱摇摆桥墩在近场脉冲型地震作用下的减震作用,基于摇摆刚体假定和拉格朗日方程,对采用黏滞阻尼器的双柱摇摆桥墩进行实例分析、参数分析和抗倒塌能力分析。研究结果表明：黏滞阻尼器可减小双柱摇摆桥墩的地震位移反应,且作为速度型阻尼器,其在近场脉冲型地震作用下的减震效果比远场地震更为显著;在近场脉冲型地震作用下,随着黏滞阻尼器的无量纲阻尼常数(λ)的增大和阻尼指数(n_v)的减小,桥墩位移反应随之变小,当阻尼器失效位移大于120mm时桥墩峰值位移反应无显著变化;黏滞阻尼器的减震作用可有效提高双柱摇摆桥墩在近场脉冲型地震作用下的抗倒塌能力,λ越大和n_v越小,桥墩的抗倒塌能力越强。     

考虑动水压力的连续刚构桥地震反应分析

提出一种适用于计算深水桥墩的地震动水压力公式,并在有限元模型中采用附加质量的方法来考虑地震时动水压力的作用,用ANSYS程序对某连续刚构桥进行地震反应谱分析和时程反应分析,比较不考虑动水压力和考虑动水压力两种情况下的分析结果.分析表明,在各个截面,考虑动水压力时的地震反应内力和位移比不考虑动水压力时的地震反应内力和位移大,但两者相差不多.     

软土场地上双柱式桥墩-桩-土相互作用体系地震反应特性的数值分析

以某高速公路桥梁的双柱式桥墩-桩-土相互作用体系为研究对象,采用有限差分软件FLAC3D,通过输入唐山大地震时迁安地震波记录,对双柱式桥墩-桩-土相互作用体系的地震反应进行了三维数值分析,比较了横向与纵向地震时墩柱和桩的地震反应特性,讨论了深厚软土场地上双柱式桥墩-桩-土动力相互作用以及横、纵两个方向的地震波对桥墩地震反应的影响.分析结果表明:不同方向的水平地震时,地面以上墩柱的剪力和水平位移有较大的不同.     

钢筋混凝土空心矩形桥墩振动台试验

通过地震模拟振动台试验研究了钢筋混凝土空心矩形桥墩的抗震性能,以某空心矩形桥墩为原型设计了2个具有不同配箍率的空心矩形桥墩模型试件,并对其进行地震模拟振动台试验,选取El Centro波、Taft波和人工兰州波作为地震动激励,分析了各工况荷载下桥墩顶部的加速度响应、动力放大系数和墩顶位移响应等参数;利用大型通用有限元软件ABAQUS建立了桥墩有限元模型,将试验采集的加速度和位移响应同有限元计算结果进行对比分析。结果表明:2个模型试件均具有良好的抗震性能;不同地震波激励作用下,桥墩顶部加速度和位移响应不同;配箍率越高,墩身裂缝分布越密集,裂缝宽度越小;配箍率对加速度和速度响应无显著影响;验证了利用ABAQUS软件建立的有限元模型的可行性。     

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-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。     

强震区大跨高墩连续梁桥抗震性能研究

大跨度高墩连续梁桥的抗震设计,特别是在高强度地震作用下的抗震设计,目前尚无规范可遵循.以国外某大桥为例,建立了全桥的动力分析模型,计算了结构的动力特性和地震响应,针对大桥在强震作用下主梁位移反应过大以及对支座抗剪要求过高的特点,讨论了采用粘滞阻尼器和双曲面球型减隔震支座的减隔震效果,研究结果表明这些措施是有效的,可为同类大跨高墩连续梁桥的抗震设计提供参考.     

跨断层桥梁非一致激励输入模型适用性研究

为研究适用于跨断层桥梁的地震动输入分析模型,以1座跨断层桥梁为例,分别计算了非一致激励位移输入模型和大质量法加速度输入模型的地震响应,探讨了2种输入模型的适用性及模型误差产生原因。结果表明:位移输入模型可考虑永久地面位移对结构地震响应的影响,能够真实反映跨断层桥梁在地面运动结束之后桥墩具有的残余内力和变形,适用于跨断层桥梁非一致激励地震响应分析,而大质量法加速度输入模型对此无法考虑,可能导致不合理也是不安全的计算结果;在运用通用有限元计算软件进行加速度输入模型多点激励分析时,应首先核查与拟输入加速度时程对应的位移时程是否存在永久地面位移,若存在永久地面位移,则建议改为位移输入模型进行计算,否则将可能得到失真的计算结果。     

不同桥墩形式对连续刚构桥地震反应的影响

以内蒙古沿黄一级公路某座在建桥梁为工程背景,借助通用大型结构分析程序MIDAS/Civil建立该桥动力分析模型,采用动态时程理论对其进行了地震反应分析。在此基础上研究了该桥的动力特性,并探讨了同类桥梁不同桥墩型式在相同地震波组合情况下桥墩墩顶位移、墩底轴力变化规律。结果表明,双肢薄壁空心墩地震响应比双肢薄壁实心墩小,更适合作为大跨度连续刚构桥墩。     

半整体式桥台无缝化斜交桥的抗震性能分析

为了掌握半整体无缝斜交桥的动力特性和地震响应特点,采用MIDAS/Civil建立了湖州贯边桥的有限元模型,进行了动力特性分析,并运用反应谱法和地震时程法对无缝化斜交桥进行了地震响应分析。结果表明:梁端台后土对桥梁的约束作用随斜交角的增大而逐渐减弱;主梁梁端台后土的作用对桥梁结构是有利的,可以有效约束桥梁纵飘;在进行地震安全性分析时,用反应谱法所得的墩底内力和墩顶位移均大于时程分析法;在进行半整体无缝斜交桥的工程设计时,应以垂直于盖梁方向输入地震动计算固定支座所产生的墩顶位移来控制桥梁的抗震安全性;所得研究成果为半整体式桥台无缝化斜交桥的抗震设计和研究提供了可参考资料,对该桥型的实际工程应用和发展起到了推动作用。     

并联基础隔震体系地震反应特征与隔震层参数的优选

本文在大量工程算例仿真分析的基础上,较为系统地研究了典型并联基础隔震结构地震反应的一般特征,探讨了并联基础隔震体系隔震层参数的合理选择问题。研究表明,在一定限度内,增加隔震层回复刚度几乎不会改变上部结构的最大层间剪力,但对隔震层最大滑移位移和残留位移却有非常显著的限制作用,隔震层回复刚度的参与不改变结构地震反应的频谱特性。为限制隔震层位移,在保证不增大上部结构最大层间剪力的前提下,应尽量增加隔震层回复刚度;隔震层屈服剪力的取值则需兼顾隔震效果与隔震层滑移位移。     

基于不同隔震体系的预制拼装桥墩桥梁结构 地震响应分析

为了研究预制拼装桥墩桥梁结构的地震响应,基于OpenSEES有限元分析软件建立墩顶隔震和墩底隔震的预制拼装桥墩连续梁桥分析模型; 通过分析桥梁模型在3组不同强度、不同特性地震动激励下的动力特性、位移、内力、残余位移、预应力筋预应力、接缝压力等参数的变化,对隔震体系的隔震效果进行评估并给出了墩底隔震桥梁的设计建议。结果表明:预制拼装桥墩连续梁桥采用墩顶隔震体系和墩底隔震体系均可以大幅减小桥梁在地震中的位移和内力,延长桥梁自振周期; 采用墩梁固接、墩底隔震的桥梁结构相比于直接采用隔震支座连接墩梁的桥梁结构具有更长的自振周期、更小的震中位移和墩顶残余位移,表现出更好的隔震效果,在大地震中墩底隔震体系隔震优势更加明显; 采用墩底隔震体系的桥梁预制拼装桥墩会有更大的预应力变化、预应力损失和接缝竖向压力,因此隔震支座也应具备更高的性能。     

钢筋混凝土Z形截面柱框架节点抗震性能试验研究

为了研究钢筋混凝土Z形截面柱框架节点的抗震性能,进行了8榀缩尺比为1∶2的Z形柱中间层节点的低周反复加载试验,得到了节点试件的破坏模式、滞回曲线和骨架曲线,以及受剪承载力和延性系数等用以评价节点抗震性能的主要参数。将试验得到的承载力与规程公式计算结果进行比较,结果表明Z形截面柱节点的承载力可按两个L形截面柱节点的承载力公式计算,计算结果和试验结果吻合较好。分析了轴压比、节点的配箍特征值、剪压比和Z形柱肢高肢厚比等试验参数对节点的抗震性能的影响,分析表明剪压比是Z形截面柱节点延性的最主要影响因素,剪压比小的节点试件具有良好的位移延性和滞回特性,而肢高肢厚比对节点的延性影响不大。