配置竖向无粘结预应力筋的RC桥墩残余变形研究

为进一步讨论采用竖向无粘结预应力筋减少钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)桥墩震后残余位移的可行性,建立了竖向配置预应力筋的RC桥墩动力分析模型,结合拟静力和振动台试验结果,对数值分析模型的准确性进行了验证。在此基础上讨论了无粘结预应力筋对RC桥墩震后残余位移的影响。结果表明,RC桥墩中配置竖向无粘结预应力筋能够明显减小桥墩震后残余位移;随预应力筋配筋率的增加,墩顶残余位移值明显减少;预应力筋初始应力和预应力筋位置对桥墩震后残余位移影响不大。近断层地震动是引起桥墩震后残余位移过大的主因,远场地震动下,桥墩震后残余位移与墩顶最大位移的比值在10%内;而近断层地震动下,桥墩震后残余位移与墩顶最大位移的比值可达30%以上。预应力筋最大应力值随墩顶最大变形基本呈线性增加的趋势。     

近断层地震动下摇摆-自复位桥墩地震反应分析

为讨论摇摆-自复位（Rocking Self-Centering,RSC）桥墩在近断层地震动下的地震反应,基于OpenSees数值分析平台建立了RSC桥墩抗震分析模型。同时建立了普通钢筋混凝土（Reinforced Concrete,RC）桥墩,配置竖向无粘结预应力筋（Unbonded Prestressed Reinforced Concrete,PRC）桥墩的抗震分析模型作为对比。对各模型输入近断层地震动记录,进行增量动力分析。以墩顶最大位移角、残余位移角、预应力筋最大应力为考察目标,对比分析了不同墩高（剪跨比分别为2、4和6）、不同桥墩类型（RSC、RC和PRC桥墩）时各桥墩的地震反应。结果表明:随着耗能钢筋配筋率增加,RSC桥墩墩顶最大位移角和预应力筋最大应力均减小;RSC和PRC桥墩均可有效减少桥墩震后残余位移角。耗能钢筋配筋率与PRC桥墩纵筋配筋率接近的RSC桥墩,两者的最大墩顶位移角、残余位移角和预应力筋应力水平均接近。无论是RSC桥墩还是PRC桥墩,当剪跨比大于等于6.0时,易发生预应力筋失效。为避免预应力筋失效引起RSC桥墩产生过大的墩顶残余变形,RSC桥墩中耗能钢筋配筋率不宜低于0.75%。     

尺寸效应对钢筋混凝土桥墩抗震性能影响的试验研究

通过两个符合相似关系的钢筋混凝土桥墩水平低周往复加载试验,分析尺寸效应对桥墩抗震性能影响。依据量纲原理,分别比较试件墩顶力-位移曲线、墩底塑性区截面弯矩-曲率曲线、墩顶滑移位移分量及桥墩能量耗散能力,结果表明,两试件墩顶水平抗力、截面抵抗弯矩和曲率延性基本符合相似关系,无明显尺寸效应;但由于纵筋粘结滑移的三维影响,缩尺试件墩顶水平位移包含较大滑移位移分量,同比耗能偏低,尺寸效应显著。基于此,针对弯曲主导破坏桥墩,根据简化曲率分布模型和纵筋滑移模型,分别计算墩顶弯曲位移和滑移位移分量,推导给出模型试验中桥墩位移延性的建议反演公式。     

考虑锈蚀黏结退化的钢筋混凝土桥墩抗震性能分析

受氯离子腐蚀作用影响,钢筋混凝土结构的抗震性能在其服役期内会发生退化。以钢筋混凝土桥墩为例,采用OpenSees有限元软件模拟了非锈蚀足尺桥墩的振动台试验以及锈蚀缩尺桥墩的拟静力试验结果,后者引入了氯离子腐蚀作用模型,同时考虑了桥墩的纵筋力学性能衰减以及粘结退化问题。随后基于概率地震需求模型对足尺桥墩的三种纵筋腐蚀工况进行了易损性分析。研究结果表明:采用非线性梁柱单元与零长度截面单元串联方式建立的数值模型能够有效模拟钢筋混凝土桥墩的足尺振动台试验结果和缩尺锈蚀拟静力试验结果;当纵筋腐蚀率较小时,纵筋的性能退化对墩顶最大位移影响不大,但基底剪力和基底弯矩下降明显;轻微破坏状态下,桥墩的抗震性能受纵筋锈蚀的影响不明显,随着破坏程度的加深,纵筋锈蚀对桥墩抗震性能的影响逐渐显著,较小的腐蚀率能导致桥墩的破坏概率发生较为明显的提高。研究内容可为考虑全寿命周期内性能退化的钢筋混凝土结构抗震设计提供参考。     

RC桥墩残余位移模拟的参数敏感性分析

为讨论RC桥墩震后残余位移模拟的建模方法,采用Open Sees非线性纤维梁柱单元和零长度转动弹簧单元,建立了桥墩抗震分析模型。以1个足尺RC桥墩振动台试验结果为依据,对桥墩进行动力时程分析和静力滞回性能模拟。结果表明,纤维梁柱单元数量、转动弹簧单元极限滑移量S_u、刚度折减系数b、调整纵筋失效循环次数的延性系数C_f和强度降低系数C_d对残余位移模拟的影响不明显。纵筋滞回关系调整参数R_0和转动弹簧单元捏缩系数R对残余位移模拟结果影响较大,初步识别结果为15和1.0。考虑混凝土抗拉的Concrete 02模型模拟残余位移精度高于Concrete 01模型,考虑纵筋的屈曲GA模型模拟的桥墩残余位移明显偏小。     

RC桥墩残余位移模拟的参数敏感性分析EI北大核心CSCD

为讨论RC桥墩震后残余位移模拟的建模方法,采用Open Sees非线性纤维梁柱单元和零长度转动弹簧单元,建立了桥墩抗震分析模型。以1个足尺RC桥墩振动台试验结果为依据,对桥墩进行动力时程分析和静力滞回性能模拟。结果表明,纤维梁柱单元数量、转动弹簧单元极限滑移量S_u、刚度折减系数b、调整纵筋失效循环次数的延性系数C_f和强度降低系数C_d对残余位移模拟的影响不明显。纵筋滞回关系调整参数R_0和转动弹簧单元捏缩系数R对残余位移模拟结果影响较大,初步识别结果为15和1.0。考虑混凝土抗拉的Concrete 02模型模拟残余位移精度高于Concrete 01模型,考虑纵筋的屈曲GA模型模拟的桥墩残余位移明显偏小。     

考虑不均匀腐蚀影响的钢筋混凝土桥墩抗震性能研究EI北大核心CSCD

对于剪跨比较小的钢筋混凝土桥墩,近海环境下的腐蚀可能会改变结构破坏形态,研究箍筋纵筋同时腐蚀对抗震性能的影响十分必要。采用电化学加速腐蚀方法制备了4个剪跨比为2、不同腐蚀程度的桥墩,通过振动台试验研究腐蚀对桥墩抗震性能的影响。在地震激励作用下,对桥墩的破坏形态、自振周期、阻尼比、加速度和位移响应、累积残余位移及地震耗能能力等方面进行了分析。试验结果表明:随着地震强度的增大,腐蚀构件的耗能能力降低,抗震性能退化明显;无腐蚀桥墩的最终破坏形态是弯曲破坏,而腐蚀程度较为严重的桥墩在加载后期表现为纵筋过早屈服,部分箍筋无法为试件提供足够的抗剪承载能力,试件最终呈现出弯剪破坏形态。     

人字桥梁多维地震作用下振动台试验研究

按1/20的几何比例制作一典型人字曲线桥梁模型,进行了多维振动台试验,并针对试验模型建立数值分析模型,研究人字曲线桥梁在多维地震作用下的地震响应特点。结果表明,竖向地震分量对桥墩顶纵桥向加速度、主梁分支处两桥墩横桥向相对位移和墩底纵桥向弯矩基本无影响,结构响应与输入地震波的频谱特性和结构形式有关;单向激励下,墩顶纵桥向加速度、分支处桥墩横桥向相对位移和墩底纵桥向弯矩响应都为最大;双向和三向激励都使墩顶纵桥向加速度响应降低,且降低幅度随着墩与直梁正向角度的增加而增加;主梁与分支直梁应设置的初始间隙应大于主梁与分支曲梁。     

钢管混凝土组合桁梁-格构墩轻型桥梁振动台阵试验研究

为了研究钢管混凝土组合桁梁-格构墩轻型桥梁的抗震性能,以干海子大桥为原型,设计制作了几何缩尺比例1∶8的两跨钢管混凝土组合桁梁-格构墩试验模型,利用福州大学地震模拟振动台台阵系统,采用实桥的设计地震波,进行了该轻型桥梁的基本动力特性试验、抗震性能试验及破坏特性研究。结果表明,模型实测频率和位移与实桥满足相似比关系;在横向或纵向地震作用下,桥墩格构式区域加速度放大效应明显,减小了主梁混凝土顶板的加速度响应;相同强度下,横桥向地震作用桥墩应变大于纵桥向地震作用,同时可以不考虑纵、横向地震力共同作用。在设计地震动作用下,墩顶位移满足位移限值的规定;模型未出现开裂和破坏现象,表明钢管混凝土组合桁梁-格构墩轻型桥梁具有良好的抗震性能。     

液化场地钢筋混凝土桥墩残余位移分析

为探究场地液化对钢筋混凝土(ReinforcedConcrete,RC)桥墩残余位移影响机理，首先基于OpenSees有限元计算平台阐述了液化场地-结构有限元数值建模方法，通过与离心机试验结果对比验证了建模方法的可靠性。其次以一座实际工程中的单桩单柱式桥墩为原型，发展了液化场地-RC桥墩建模方法，建立非液化场地-桩-RC桥墩数值模型(模型1)和液化场地-桩-RC桥墩数值模型(模型2)，对两模型输入近断层地震动进行非线性动力时程分析。讨论了模型2场地液化情况，并对模型1与模型2的场地位移、桩身位移、桩身最大屈服曲率延性系数、墩顶残余位移及墩顶残余位移随地震动峰值加速度(PGA)变化情况进行对比。结果表明：地震过程中，模型2场地各深度出现不同程度液化现象；且土体中上部均达完全液化状态，土体水平极限抗力损失最大，对桩身侧向约束严重降低。液化导致场地震后残余位移显著增加，场地对桩身震后约束增强，导致桩顶残余位移增大。另外，由于地震过程中中上部液化土体对桩身侧向约束严重降低导致桩身塑性变形显著增大、桩身最大塑性变形位置明显下移以及桩身塑性变形区扩展，引起桩身更为严重的塑性损伤，进而增大桩顶残余位...     

新型基底摇摆隔震桥墩柱抗震性能试验与分析

基底隔震结构已成为当前国际上研究新型结构抗震性能和开发新型结构抗震体系的热点方向之一。该研究提出了一种通过增设加台和高阻尼橡胶垫块的新型基底摇摆隔震桥墩模型,介绍了该新型基底摇摆隔震桥墩的具体构造细节,阐述了该桥墩的减隔震原理和优点,并通过振动台试验得出了该新型桥墩能够显著降低墩顶水平加速度和墩底应力值,但同时会增大墩顶水平位移的结论;过大的墩顶水平位移会影响桥墩的正常使用极限状态,以墩顶水平位移为设计控制要点,考虑墩柱在实际摇摆提离过程中的加台受压区宽度和墩柱弯曲变形的影响,通过静力平衡条件建立墩顶水平地震力F与墩顶水平提离位移δ的力学关系式,并引入位移动力放大系数β考虑实际桥墩墩顶动力位移Δ,使得其墩顶水平位移Δ满足铁路桥梁规范墩顶允许位移5 L数值要求。通过对理论推导关系式进行验证,结果表明理论推导的力学关系式和数值模拟结果整体上符合较好,并分析了存在偏差的主要原因。     

RC桥墩残余位移指标影响因素分析及贝叶斯估计

为揭示拟静力作用下钢筋混凝土(RC)桥墩残余位移指标参数影响规律,并给出变形极限状态残余位移指标贝叶斯估计。采用OpenSees软件建立RC桥墩拟静力试验构件模型,基于试验结果模拟进行模型验证。通过256个RC桥墩拟静力数值分析计算结果,研究残余位移指标统计特性及主要影响因素。在此基础上,采用线性回归分析方法,建立桥墩残余位移指标先验概率分布模型。应用贝叶斯理论,通过小样本试验数据更新,建立拟静力作用下残余位移指标后验概率分布模型。结果表明,RC桥墩残余位移指标主要影响因素为轴压比,且随轴压比的增大而减小。建立的后验概率分布模型能够准确估计残余位移指标,从而为RC桥墩抗震设计或评估中考虑残余位移随机性提供了便利。     

摩擦摆支座隔震铁路连续梁桥振动台试验研究

为研究地震下摩擦摆隔震支座在连续梁桥中的减隔震效果及动力行为,以某(24+32+24)m箱型等截面铁路连续梁桥为原型,进行了1/10缩尺模型的连续梁桥振动台试验。采用3组实测近场地震波进行纵竖向联合输入,观测桥梁试验中及震后损伤情况,并对桥梁位移、加速度及应变响应进行了分析。结果表明:不同近场地震下结构响应具有显著差异;随着地震波地面峰值加速度(PGA)增大,中墩纵向位移平均幅值小于边墩,且其增幅率远小于边墩盖梁;当PGA增大时,摩擦摆支座的隔震率更高,隔震效果更好;在0.5g地震作用下中墩仅出现少量细微裂缝,纵筋最大应变为786με远小于其屈服应变,说明桥墩未屈服,摩擦摆支座可以有效降低桥墩内力响应。     

FRP约束RC矩形空心截面桥墩分析模型及试验验证

针对纤维复合材料(FiberReinforcedPolymer,FRP)约束钢筋混凝土(RC)矩形空心截面墩的抗震性能分析问题,该文提出了一种考虑有效强度系数和面积配箍率的FRP有效侧向约束力的简化计算方法。并通过与试验体桥墩的墩顶水平位移-承载力、墩底截面转动变形-弯矩曲线的对比分析,验证了该文提出简化计算模型的正确性。最后,基于该文提出的简化计算方法,对不同种类FRP约束RC矩形空心截面墩截面的抗弯承载力、曲率、塑性转动能力等抗震性能参数进行了研究,结果表明环包FRP布对空心墩的延性贡献较大,对提高其承载力影响较小。     

大跨连续刚构桥双肢薄壁墩抗震性能研究

为获得双肢薄壁墩在地震作用下的破坏形态与力学性能,采用低周反复荷载试验探讨了不同轴压比、主筋率及体积配箍率对该类型桥墩抗震性能的影响,得到了各试验墩的破坏特性、滞回曲线、位移延性与耗能性能。试验结果表明:各试验墩的破坏形态基本相似,大体可分为三个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段、弯曲破坏阶段。试验墩在墩底及系梁处破坏严重,其中墩底与墩顶出现显著的弯曲破坏,系梁处出现“X形”裂缝。主筋率较高的双肢薄壁墩滞回曲线较为饱满,耗能性能良好,适当提高轴压比可显著提高该桥墩的延性性能。各试验墩的变形能力较好,位移延性在2.63~3.68,变化幅度较大,主筋率对延性影响显著。     

钢筋混凝土桥墩滞回性能的有限元参数敏感性分析及模型改进

研究了反复荷载作用下钢筋混凝土桥墩滞回性能的有限元建模方法,以6个弯剪破坏形态的钢筋混凝土桥墩拟静力试验结果为依据,利用ANSYS软件,首先建立了不同的桥墩有限元模型进行参数敏感性分析,讨论了混凝土的裂缝剪力传递系数、应力-应变曲线的下降段、纵筋的包辛格效应、纵筋与混凝土之间的粘结-滑移关系以及混凝土压碎破坏面等参数对模拟结果的影响;在此基础上对分析模型进行了改进,并将模拟得到的桥墩滞回曲线及骨架曲线同试验结果进行对比,验证了模型的正确性。     

连续梁桥质量转动缠绕索装置振动台试验

为发挥活动墩的抗震潜能,提升连续梁桥纵向整体协同受力效果,基于功能分离与协同受力原理,提出一种质量转动缠绕索装置。以一典型三跨连续梁桥为例,通过以不同地震频谱特性和地震强度的实际地震波作为激励的振动台试验,分析各类地震作用下等墩高模型和不等墩高模型结构关键位置的地震响应的变化规律。从桥墩墩顶加速度响应、位移响应和墩底应变响应等结构关键位置的试验结果可以看出,装置对于增强活动墩参与连续梁桥纵向整体协同受力的效果较为明显,且随着地震动输入强度的增加,装置的协同作用越发凸显。同时,装置的作用效果与装置本身的缠绕圈数、活动墩的墩高等因素有关,设计时需要根据结构墩高的不同确定装置的合理设计参数,以实现装置的最佳应用效果。     

粘钢加固钢筋混凝土箱型桥墩双向恢复力模型研究

考虑不同初始损伤程度、粘贴钢板厚度、轴压比和长细比等参数,设计制作了10个钢筋混凝土箱型截面桥墩缩尺模型,对其进行了粘钢加固后的双向拟静力试验。基于纤维截面的M-#x00424;关系计算了桥墩连续曲线式及三线式的双侧向力-墩顶位移骨架曲线,并理论结合试验数据给出了卸载刚度,结果表明理论计算的骨架曲线、滞回曲线与试验曲线较好的吻合,理论模型可以反映各重要参数对恢复力特性的影响,具有较好的通用性。最后基于理论模型进行了桥墩最大荷载及极限位移的影响参数分析。     

桥墩抗震性能评估的适用近场地震动强度参数研究

为研究适用于桥墩结构抗震性能评估的近场地震动强度参数,建立了具有不同周期的3个钢筋混凝土墩柱模型,选取大量实际地震记录组成地震记录库,利用增量动力分析和统计推论的方法研究了非弹性位移响应谱值作为近场地震动强度参数在评估桥墩抗震性能时的适用性,研究结果表明,相比弹性位移响应谱值,非弹性位移响应谱值是更适用的近场地震动强度参数,可以用来进行基于概率的桥墩结构抗震需求分析。研究结果具有一定的学术和工程应用价值。     

地震作用下桥墩动水压力及Morison方程适用性试验研究EI北大核心CSCD

深水桥梁的抗震分析需要考虑地震作用下动水压力的影响。目前,广泛采用的Morison方程由波浪力的计算公式演化而来,用于计算地震动水压力尚缺乏验证;同时,对于地震作用下桥墩动水压力的变化规律缺乏试验研究。该文设计一套水下振动台试验系统,以不同尺寸的桥墩试件为研究对象,采用正弦波为输入激励,通过不同工况的振动台试验,研究桥墩加速度和地震动水压力的分布规律及其随激励幅值、激励频率、截面直径和水深的变化规律;将动水压力的试验结果与Morison方程的计算结果进行对比,以验证地震作用下Morison方程的适用性。结果表明:地震作用下桥墩加速度和动水压力应考虑激励幅值、激励频率、截面直径和水深的影响,Morison方程不适用于计算地震作用下桥墩动水压力,应通过大量的水下振动台试验加以修正。