基于地质力学模型试验的高原大桥落梁破坏机理研究

摘要：汶川地震给交通运输基础设施带来了严重破坏,造成了大量桥梁的破坏甚至倒塌,其中以近断层处的桥梁震损破坏最为严重,给灾后救援和重建带来极大不便。通过对高原大桥进行地质力学相似模型试验,研究了水平荷载作用下近断层处场地变形对简支梁桥破坏的影响。结果表明,近断层处的场地集中变形导致桥梁结构破坏主要集中于桥面系及近断层一侧桥台,与高桥大桥的实际震害非常相似;地震中断层的错动对其附近场地产生较大的影响,造成桥面系与场地之间的变形不协调;断层的存在对附近场地的压缩变形有明显的放大作用;地震中场地变形,特别是近断层处的集中变形是造成简支梁桥落梁破坏的主要原因之一。     

汶川地震中高原大桥落梁破坏分析

结合实际震后现象对高原大桥的落梁破坏进行模拟分析,对震后落梁现象提出了一个新的解释,即认为地震过程中高原侧桥台后土体先发生破坏,在失去土体的支撑作用下桥台背墙在与邻梁的碰撞中被撞碎并被顶入土体中,从而引起墩台处的墩(台)梁位移增大,并最终导致落梁破坏的发生。     

虹口高原大桥的破坏机制分析

摘要：基于汶川地震现场考察资料,分析了都江堰市虹口乡高原大桥的破坏机制。分析表明: 大桥的破坏模式与震区大部分梁式桥因强烈的震动而破坏不同,场地效应表现更为明显,大桥地基与上部结构之间存在明显的刚度差,两者在地震作用下的位移不协调则是大桥被破坏的主要原因。地震期间桥面向右岸整体移位1.8 m。鉴于龙门山地区断层活动主要以逆冲压缩为主,灾后重建过程中桥址的选择尽量避开场地地质效应突出的区域,在桥梁结构类型的选择应因地制宜,简支梁桥应有必要的防落梁构造装置,以增强桥梁的容灾性。     

考虑支座破坏影响的防止落梁装置地震响应

为了合理设计防止落梁装置,应用考虑支座破坏影响的非线性动力计算方法研究了防止落梁装置的地震响应.分别比较了防止落梁装置的不工作长度、装置的刚度、地震强度、地震波波形、梁端与桥台之间的地震碰撞对装置承受最大地震荷载的影响.结果表明,不工作长度的增加可以降低防止落梁装置承受的最大地震荷载.梁端与桥台之间的地震碰撞可让桥台分担部分地震荷载,但是撞击力对桥梁的安全性带来不利的影响.提高防止落梁装置的刚度不利于装置和桥梁结构的设计.防止落梁装置应具备承受梁体重量以上的承载能力.     

基于内聚力模型的钢筋混凝土梁破坏机理研究

基于内聚力模型理论探讨钢筋混凝土梁在外荷载作用下断裂破坏的力学机制,对比分析钢筋混凝土梁原型实验与数值计算结果,研究钢筋混凝土梁在不同配筋率和螺旋箍筋倾角条件下,梁体裂纹的分布、扩展规律和破坏形式。研究结果表明：(1)内聚力模型模拟钢筋混凝土结构断裂破坏优势显著,能够再现梁体裂纹萌生、扩展和断裂破坏过程;(2)少量和超量配筋均会使钢筋混凝土梁表现出脆性破坏的特征,而配筋率适中则能充分发挥钢筋混凝土梁的延性特征,更加易于梁体承载;(3)螺旋箍筋倾角为80°时,梁体的正截面承载能力与斜截面承载能力均达到最大值。     

基于位移控制的框架结构Pushover破坏分析

文章介绍了Pushover分析的基本原理以及在SAP2000软件中的计算步骤,运用Pushover分析方法评估了柱丧失承载力后钢筋混凝土框架结构的承载能力,并与完整结构的结果做了对比.     

求变截面梁位移方法的研究

实际工程中比较常见的变截面梁,其抗弯刚度是一个变量,在进行其刚度计算时,用各种方法求出其挠曲线方程,然后根据方程再求出梁的最大位移,从而对该变截面梁进行刚度校核并使其安全可靠.本文针对变截面梁,提出了求位移的单位力法、积分法、最小势能原理法,通过实例验证了所提方法的正确性,这无论对于实际工程应用还是理论研究都具有重要的...     

北盘江大桥岸坡位移特征模型试验研究

利用模型试验原理，建立北盘江峡谷大桥高陡岸坡模型。通过模型试验分析高陡峡谷岩坡在桥基荷载作用下的位移特征，反算实际岩坡在设计荷载下的位移并分析其对桥基的影响。结果表明岸坡在较小荷载作用下的位移量很小且变化不明显，荷载超过设计荷载106倍后位移才明显增加，位移受层理倾向影响较明显。设计荷载下岸坡位移不会对桥基产生不良影响。     

二维地震动的局部场地效应的研究

利用线性边界元法研究弹性半空间中Ｐ，ＳＶ波的传播问题，在积分方程中使用了两维频域全空网格林函数，在文中使用了线性单元，对积分的奇异性进行了处理，通过引入静力基本解，解决了奇异分的计算问题，采用离子局部场地适当处截断的方法处理无穷远边界问题，通过算例验证了本文所述方法可行性与正确性，对典型地质条件进行了时程分析。     

二维地震动的局部场地效应的研究

利用线性边界元法研究弹性半空间中P、SV波的传播问题。在积分方程中使用了两维频域全空间格林函数。在文中使用了线性单元,对积分的奇异性进行了处理,通过引入静力基本解,解决了奇异积分的计算问题,采用离开局部场地适当处截断的方法处理无穷远边界问题。通过算侧验证了本文所述方法的可行性与正确性,对典型地质条件进行了时程分析。     

求解双位移梁的权余法

本文以多项式和三角函数式作为试函数,采用加权余量法,求解了双位移梁的挠度及转角,并将计算结果与其它方法所得的结果进行了比较,精度很高。     

考虑骨料粒径影响的BFRP筋混凝土梁剪切破坏及尺寸效应

粗骨料是混凝土材料的组成之一,其粒径变化会影响混凝土梁中骨料咬合作用对抗剪承载力的贡献。为了系统地考虑最大粗骨料粒径对玄武岩纤维增强聚合物（Basalt Fiber Reinforced Polymer,BFRP）筋无腹筋混凝土梁剪切破坏的影响,采用细观尺度数值模拟方法,建立BFRP筋无腹筋混凝土梁数值模型,模拟分析构件尺寸和粗骨料粒径对BFRP筋混凝土梁剪切破坏模式和抗剪强度的影响规律。结果表明：BFRP筋无腹筋混凝土梁的抗剪强度存在尺寸效应,同时,随着最大粗骨料粒径的增大,BFRP筋混凝土梁的抗剪承载力提高,梁的剪切尺寸效应被削弱。根据最大粗骨料粒径的影响机制与规律,结合断裂力学尺寸效应律,建立了BFRP筋混凝土梁抗剪强度尺寸效应理论公式,并与模拟结果和试验数据进行对比,验证了公式的准确性和合理性。     

基于位移连续监测的采场两带变形垮落特性试验研究

相似模拟试验是研究采动覆岩垮落带和裂隙带特征的有效方法,岩层位移的准确监测是采场两带高度试验研究的关键。为实现准确、连续、实时地监测采动覆岩位移,提出模型内部位移测试原理,研发了以微型多点位移计、光栅尺和可视化软件等组成的光栅位移连续监测装置。借助此装置并基于相似模拟试验,研究了工作面采动覆岩两带变形垮落特性。研究表明:1)光栅位移连续监测装置可连续监测模型内部测点位移,结果与模型表面散点位移结果吻合。2)在试验模型表面不暴露的情况下,本文方法可有效监测试验模型内部的测点位移。3)基于位移连续监测模拟试验得到了某煤矿采煤工作面采场两带高度,其中:垮落带高度为8.0 m,约为采高的6.3倍;裂隙发育高度为30.0 m,约为采高的24倍。4)采场垮落带垂直位移具有阶梯状的变化规律,裂隙带垂直位移变化相对平缓,可据此判断垮落带和裂隙带的分界,为工程现场两带高度鉴定提供参考。     

粘钢加固钢筋混凝土梁早期破坏的研究

结合试验结果和理论分析，对粘钢加固梁早期破坏的种类、发生机理进行研究，并提出了预防早期破坏的合理措施。     

CFRP加固钢筋混凝土梁剥离破坏的试验研究

经外粘片材进行抗弯加固的钢筋混凝土梁,除发生正截面破坏模式外,经常会出现一种早期的剥离破坏模式,这种破坏主要是由于片材端部或裂缝附近的界面剪应力与正应力所造成.通过16根CFRP抗弯加固钢筋混凝土梁的试验,主要研究纤维片材端部和裂缝附近的界面剪应力分布规律及其影响因素.研究结果表明：CFRP的剥离现象主要发生在CFRP的端部和跨中垂直裂缝的基部,纤维端部附近最大剪应力出现在CFRP端头处,而裂缝附近剪应力最大值的位置与纤维布剥离发展过程相一致且界面剪应力与无板长度、纤维层数及混凝土强度有关.     

CFRP加固钢筋混凝土梁剥离破坏的试验研究

经外粘片材进行抗弯加固的钢筋混凝土梁,除发生正截面破坏模式外,经常会出现一种早期的剥离破坏模式,这种破坏主要是由于片材端部或裂缝附近的界面剪应力与正应力所造成.通过16根CFRP抗弯加固钢筋混凝土梁的试验,主要研究纤维片材端部和裂缝附近的界面剪应力分布规律及其影响因素.研究结果表明:CFRP的剥离现象主要发生在CFRP的端部和跨中垂直裂缝的基部,纤维端部附近最大剪应力出现在CFRP端头处,而裂缝附近剪应力最大值的位置与纤维布剥离发展过程相一致且界面剪应力与无板长度、纤维层数及混凝土强度有关.     

可液化场地中埋置管道上浮位移预测及概率风险评估

地震作用下液化区的埋地管道容易发生上浮破坏。为构建具有较强普适性的管道上浮风险评估的概率性分析方法,首先基于OpenSees有限元软件进行大量非线性动力响应分析,在此基础上,以管道埋深、管径、液化土层厚度、土体相对密度和地震动累积绝对速度为参数建立管道上浮位移预测模型,然后结合概率地震危险性分析的方法,以点源地震为例进行管道的全概率评估。结果表明：所提管道上浮位移预测模型与已有离心机试验结果吻合较好,基于位移预测模型的概率地震管道上浮危险性评估方法能够同时考虑位移预测的不确定性和地震动的不确定性,为从全概率角度评估管道的上浮风险提供了实现途径。     

强震下斜交简支梁桥落梁及挡块破坏模式研究

斜交桥广泛应用于各级公路和城市道路中,墩台的非对称支承特性使得斜交桥在强震作用下比正交桥更容易发生整体或局部落梁。文章基于显式动力接触算法,建立斜交桥有限元计算模型,分析了斜交桥的落梁形态及挡块破坏模式。结果表明:斜交装配式简支梁桥的落梁会经历三个阶段:主梁与背墙以及主梁与挡块的碰撞、挡块的大变形破坏、主梁失去竖向支承产生落梁;不同地震动作用下斜交简支梁桥的落梁数量和落梁形态有一定差别,可能是全部主梁落梁或两片边主梁落梁,也可能是主梁两端同时落梁或先后落梁;落梁发生时往往伴随着挡块的严重破坏。锐角处挡块的碰撞破坏程度大于钝角处挡块的破坏程度,锐角处挡块会出现大变形破坏,而钝角处挡块不会出现大变形。     

脊骨梁的剪力滞效应研究

脊骨梁是一种比较新的结构形式,由于其翼板宽度较大,其横向剪力滞效应明显.通过模型试验和空间有限元分析,对脊骨梁的整体力学行为和剪力滞效应进行了研究,分析了脊骨梁顶板的有效宽度系数,为预应力混凝土脊骨梁的设计提供参考.同时模型试验和空间有限元分析结果对比表明:用空间有限元可以较好地满足工程精度要求.