地震序列下拉索模数伸缩缝联间限位分析

主震作用下桥梁结构可能已发生联间相对变位,强余震作用将进一步加剧桥梁上部结构的碰撞或落梁灾害,以某连续梁桥为例进行地震序列分析,并对比有无拉索模数伸缩缝两种情况下的地震响应,结果表明:拉索模数伸缩缝能够有效限制主余震各阶段联间相对位移,对避免主震后产生联间残余位移的桥梁结构在强余震作用下发生碰撞、落梁具有重要意义;同时,拉索模数伸缩缝使桥梁各联间协同作用,从而墩梁相对位移得到相应的控制,桥墩受力亦有所改善。     

非规则梁桥纵向地震反应及碰撞效应

针对我国西部山区典型的非规则梁式桥梁 ,采用非线性时程地震反应分析方法 ,探讨了纵向地震作用下非规则梁桥相邻联的非同向振动特性和伸缩缝处的碰撞效应。结果表明 :当梁式桥相邻联周期相差较大时 ,纵向地震作用下 ,会导致伸缩缝处相邻梁体较大的相对位移和碰撞 ,碰撞导致低墩地震反应增大 ,对结构抗震不利。还提出了减小相邻联非同向振动和伸缩缝处碰撞效应的措施和方法     

多跨长联连续梁桥考虑行波和碰撞效应的位移响应研究

为了揭示在行波效应作用下伸缩缝处的碰撞现象对多跨长联连续梁桥纵向地震位移响应的影响,以某7跨长联连续桥为工程背景,采用SAP2000建立非线性分析模型,按绝对位移法模拟行波效应,按接触单元法模拟碰撞效应,对背景桥例进行了关键参数对比分析,并针对性地提出了抗震策略,开展了减碰效果分析.研究表明:行波效应会大幅增大主、引桥...     

采用拉索模数伸缩缝的连续梁桥地震响应

针对多跨连续梁桥在地震作用下发生的落梁和碰撞等震害,采用了拉索模数伸缩缝限位装置。对拉索模数伸缩缝的工作原理及其有限元模拟进行了简单的介绍;以一座典型的三联连续梁桥为背景,建立了该桥有限元模型;分析了不同场地、烈度条件下该桥3种体系的地震响应:联间相对位移、墩梁相对位移和墩底剪力。结果表明:在不同场地、烈度下,拉索模数伸缩缝能有效限制联间梁体的相对位移,避免碰撞发生;同时,将拉索模数伸缩缝与拉索支座结合的体系不仅能够限制联间和墩梁相对位移,而且使地震力在各个墩的分布更加均匀,真正实现了力与位移的完美协调。     

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。     

行波效应下多联长跨组合结构桥梁地震响应分析

以一座全长1 855 m的多联长跨组合结构桥梁为背景,建立全桥空间杆系有限元模型,讨论了桩土相互作用简化模式对模型计算结果的影响,利用绝对位移法计算了该桥在多种行波激励工况下的地震响应,研究了激励输入模式、视波速、行波输入方向等因素对组合结构桥梁地震响应的影响规律,并通过计算,探讨了行波效应对多联长跨组合结构桥梁伸缩缝处联间相对位移的影响.研究表明,不同桩土相互作用简化模式对计算结果影响很大;行波效应会使组合结构桥梁结构位移尤其是支座变形及联间相对位移的地震响应增大,设计时应采取相应的改善措施.     

寒区长大桥梁地震响应分析及影响因素研究

以寒区某河谷场地地震响应作为一座5跨刚构桥的输入激励,研究了地表融土厚度、局部场地效应及桩-土相互作用对桥墩顶底相对位移、墩底及梁身内力的影响。结果表明:在以上三影响因素中,融土厚度对桥梁各响应峰值影响最小;局部地形效应影响下,各响应峰值较与仅考虑行波效应时均有不同程度的减小;墩底内力及桥墩相对位移响应峰值受桩-土相互作用影响显著。     

限位装置对滑动摩擦隔震桥梁地震反应的影响研究

为防止滑动摩擦隔震桥梁位移过大对临跨造成不利的影响,可在桥墩上设置限位装置限制墩梁相对滑动位移,降低滑动摩擦隔震桥梁的纵向位移。本文提出了滑动摩擦隔震支座和限位装置同时使用的抗震构造措施,利用滑动摩擦隔震支座降低固定墩的地震反应,利用限位装置降低墩梁相对滑动位移。建立了同时考虑支座滑动摩擦非线性、限位装置接触碰撞及其材料非线性和桥墩材料非线性的桥梁结构非线性地震反应分析模型,改变活动支座摩擦系数、限位装置与梁体之间的碰撞初始间隙等参数,进行了非线性时程反应分析,针对限位装置对滑动摩擦隔震桥梁的非线性地震反应的影响进行了综合分析。研究表明,限位装置对于限制滑动摩擦隔震桥梁的梁部位移、均衡地震动输入能量在各墩之间的分配有着较大的作用。设计时可通过详细的有限元分析,改变限位装置的间距、刚度等设计参数,使限位装置起到降低滑动摩擦隔震桥梁的纵向位移而不显著增加固定墩地震反应的作用。     

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。     

考虑行波效应下的多塔斜拉桥减隔震体系研究

以一座主跨908 m的多塔斜拉桥为研究背景,建立全桥动力计算模型,分析了行波效应下该结构常规体系与减隔震体系的地震响应,结果表明:1对于常规体系,行波效应会增大上桥塔内力,但采用拉索减震支座的减隔震体系具有较好的减震率;2考虑行波效应对桥墩抗震有利,而减隔震体系会进一步降低桥墩内力;3减隔震体系可以将主桥支座位移控制在要求范围内,对于引桥,考虑行波效应时,支座位移增大明显,也建议采用拉索减震支座;4行波效应下,主-引桥相对位移增大,建议在主-引桥间设置连梁装置和缓冲装置,以提高抗震性能。     

人字形曲线梁桥振动台试验研究和分析

地震作用是造成桥梁破坏的重要因素之一,设计并制作了一座相似比为1/20的人字形曲线梁桥模型,并对人字形曲线桥梁进行振动台模拟地震试验。主要分析和研究模型桥梁的梁体和桥墩的震害、加速度和位移响应。研究结果表明:梁体和桥墩没有出现较大的震害,说明整体抗震性能良好;曲线梁径向加速度响应较切向加速度响应大,说明桥墩和曲线梁发生了扭转现象,应设置横向抗震挡块或抗扭支座,曲线梁较直线梁的加速度响应先小后大,体现了曲线梁动力响应的复杂性;桥墩和梁体相对位移随着地震烈度的增大而增加,为了防止梁体之间的碰撞而导致倒塌现象,应设置纵向限位装置。     

多点激励下大跨度连续刚构桥地震响应振动台阵试验研究

目前对于大跨度桥梁在多维多点激励下的地震响应尚缺乏试验研究。以一高墩大跨度钢筋混凝土连续刚构桥工程为对象,按1/10比例设计和制作一座三跨刚构桥模型,并通过地震模拟振动台阵试验,研究一致激励、行波激励和局部场地效应等对刚构桥地震响应的影响。研究表明:刚构桥对地震动的频谱特性十分敏感,地震响应差异较大;行波效应增大桥墩变形和墩底应变,其影响程度随视波速和墩梁约束的不同而有差异,且桥墩墩底较墩梁固结处对行波效应更为敏感;局部场地效应增大桥墩变形和墩底应变,且其对中墩和边墩以及墩底和墩梁固结处的影响有所不同;同时考虑行波效应和局部场地效应,桥墩的动力响应较一致激励以及单独考虑行波效应和局部场地效应时有所增大。因此,在长大桥梁地震响应精细化分析中必须考虑地震动空间效应。     

不同结构形式相邻桥联地震响应分析

在高墩大跨连续刚构桥中,引桥部分常采用普通的连续梁桥,相对于高墩大跨连续刚构桥,普通连续梁桥的自振频率较高,导致相邻桥联的动力性能差异较大,连接处在地震作用下可能出现严重破坏。针对上述问题,建立高墩大跨连续刚构桥的有限元模型,考虑与其相连的连续梁引桥,对主桥和引桥及过渡桥墩进行弹塑性动力分析,重点考察相邻桥联连接处的地震表现。分析表明,由于相邻桥梁的动力特性差异巨大,相邻桥联在地震作用下的变形幅值、相位差异巨大,地震作用下高墩大跨连续刚构桥的变形幅值远远超过连续梁桥,相邻桥联的主梁有可能出现撞击,过渡墩上支座也可能出现严重破坏。     

大跨度桥梁主引桥横向耦合地震效应研究

大跨度桥梁普遍具有较长的引桥,地震作用下主引桥横向耦合效应不能忽视,国内外规范对此均无具体规定.采用两质点模型近似模拟主桥和对称引桥之间的动力相互作用,通过反应谱分析方法推出桥墩的地震反应,进而得到了主引桥地震反应的变化规律.最后以一个实际桥例为背景进行有限元分析并验证了上述规律.结果表明,当引桥联数大于2时,主引桥可单独建模进行抗震分析;当引桥联数小于2时,需按实建立;为保守考虑可取单独建模和考虑1联的最不利值作为主桥地震需求的估计,引桥桥墩地震需求随跨数的增加而增大,条件允许时应尽量多建引桥.     

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。     

无桥台伸缩缝多联桥跨结构地震碰撞响应研究

针对地震作用下多联长桥结构中伸缩缝处的碰撞破坏,提出一种取消桥台伸缩缝保留两联间桥墩伸缩缝的新型多联桥跨结构。用Kelvin接触单元模拟桥台伸缩缝和桥墩两联间伸缩缝在地震作用下的碰撞效应,构建包括墩柱、主梁、支座和伸缩缝在内的全桥空间动力分析模型。依托某市立交体系中一座独立多联长曲线匝道桥梁工程,建立4个计算模型;分别输入2组地震波的单维和多维8种地震动工况;利用非线性时程分析法,研究各计算模型在多种地震输入工况下桥台伸缩缝和桥墩两联间伸缩缝的碰撞响应差异。结果表明:无桥台伸缩缝多联桥跨结构可以有效消除或减小地震荷载作用下桥跨结构中伸缩缝处的碰撞破坏,是一种十分有利的抗震结构形式。     

跨倾滑正断层桥梁地震响应数值模拟

为揭示跨倾滑正断层桥梁的地震响应规律，以海文大桥跨断层引桥为研究对象，根据地震震级和断层参数间的关系构建了铺前-清澜断层的物理模型，并基于空间随机场模型生成该断层滑动的空间非均匀分布；采用基于断层破裂物理过程的地震动混合模拟方法生成断层两侧可能发生的最大永久位移地震动；同时，采用OpenSees建立了全桥三维动力有限元模型，分析了永久位移地震动频带、桥梁与断层相对位置、竖向地震动及减隔震方法对该桥地震响应的影响规律。研究结果表明：所采用的地震动模拟方法可以合理考虑断层断裂的复杂性，生成地震动的反应谱在短周期段和设计反应谱吻合良好，在长周期段具有显著的滑冲效应特征，可有效模拟断层两侧的永久位移地震动;在跨断层桥梁地震响应分析方面，断层错位和高频带地震动对跨断层桥梁地震响应均有较大的贡献，跨断层桥梁地震响应分析须采用具有永久位移的宽频带地震动作为地震动输入，仅采用高频带地震动或者采用断层错位进行静力分析均会低估桥墩的地震响应；而位于断层同侧的桥梁主要受高频地震动的影响，跨断层桥梁的地震响应远大于断层同侧桥梁的响应；不考虑竖向地震动会低估跨倾滑断层桥梁纵桥向的地震响应，且跨径越小竖向地震动的影响越大，在进行跨倾滑断层桥梁抗震设计时，应选取较大跨径的简支梁桥来减轻竖向地震动的影响。同时，合理的限位拉索设计可利用桥墩的抗震能力明显改善跨断层桥梁的支座变形，减小因断层错位引起的桥梁损伤。     

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.     

装配式超高墩连续刚构桥碰撞响应及影响研究

灌浆套筒连接装配式超高墩连续刚构桥与边联的动力特性差异显著,地震作用下易与边联发生碰撞。本文采用OpenSees建立了CFRB-FSP(主桥)与边联碰撞模型,探究了非长周期地震动、近断层脉冲型地震动作用下两者纵桥向的碰撞响应及其影响。结果表明,相同PGA作用下,近断层脉冲型地震动作用下的峰值碰撞力比非长周期激励下的大;峰值碰撞力随初始间隙、碰撞刚度以及跨径、墩高的增大而增大;CRFB-FSP主梁峰值位移随主梁跨径、墩高的增大而增大;墩底峰值弯矩随跨径的增大而增大,但随墩高的增高而减小,这与高阶振型的参与有关;碰撞后,CRFB-FSP的主梁峰值位移、墩底峰值弯矩都有所减小,减小率随跨径、墩高的增大而增大。