基于反应位移法的隧道结构抗震计算与分析

5·12汶川大地震中隧道工程显现出的大量震害现象,再次提醒工程界应高度重视隧道结构的抗震设计问题。目前我国山岭隧道结构的抗震设计多采用地震系数法,文中引入反应位移法,在简要介绍其基本原理的基础上,以单线铁路隧道工程为背景阐述了计算过程,并与地震系数法的计算结果进行比较,供同行参考。     

大震条件下的桥梁震害浅析

近几年来,世界范围内发生多次强烈地震,不仅造成了重大的人员伤亡,而且损毁了城市的基础设施,特别对桥梁结构造成了严重的损毁破坏,导致了巨大的财产损失。与桥梁结构抗震相关问题的研究工作变得尤为迫切。本文对2007年至今国外典型地震中桥梁震害资料进行了收集和整理,首先统计了桥梁震害的主要形式。然后以日本新澙地震、秘鲁地震和智利地震3个地震实例作以典型震害的具体介绍。最后以震害为依据给出桥梁抗震设防的对策浅析。     

山区高墩桥梁抗震概念设计探讨

通过对国内外特大地震中桥梁震害的调查研究,总结地震区高墩桥梁震害的主要形式。针对高墩桥梁的地震破坏形式,对高墩桥梁的抗震概念设计进行探讨研究,同时提出必要的抗震构造措施,为高墩桥梁的抗震设计提供有益的参考。     

汶川地震桥梁震害与延性抗震设计探讨

首先介绍汶川地震的震源机制,然后对地震中桥梁典型震害调查情况进行描述、归纳,结果表明:上部结构以落梁、局部碰撞破坏、纵向与横向移位为主要表现形式;下部结构存在桥墩折断、混凝土剥落、开裂、挡块普遍失效等震害现象,桥梁附属结构震害以支座移位与变形、伸缩缝张开或挤压、护栏开裂为主.最后对国内外延性抗震设计,尤其是细部设计进行了对比和探讨.     

桥梁结构抗震分析的一点浅见

通过对桥梁地震震害的感性认识、地震震害的原因及启示、地震力理论和抗震设计方法介绍,以及对"08细则"中部分问题的理解,对桥梁抗震进行了分析探讨,有关经验可供相关专业人员参考。     

斜交桥震害特点与抗震设计初探

基于对“5·12”汶川地震及国外地震中部分斜交桥的震害调查,对斜交桥的震害特点、发生机理及影响因素进行分析和总结,并简要介绍国内外规范中关于斜交桥抗震设计的规定,提出斜交桥抗震设计的注意事项和需要进一步深入研究的问题。     

汶川地震后对我国结构工程抗震的几点思考

通过前两位作者前后两次赴汶川地震灾区进行考察调研,获取了震害的第一手资料。首先阐述了汶川地震的特点,分析了结构工程特别是桥梁工程震害产生的原因;研究了桥型与抗震性能的关系,提出在不同场地和不同条件下应采用不同的桥型、高烈度地震区的适宜桥跨结构型式应进行深入研究;探讨了桥梁结构的抗震设防标准问题,建议对重要性公路桥梁,采用中震不坏的设计原则;讨论了概念设计与抗震构造措施对桥梁抗震的重要性;提出应重视减隔震耗能技术在桥梁工程中的应用;根据国外的经验,建议对桥梁结构的抗震评价与加固技术进行深入的探讨和研究;探讨了我国在灾害的应急决策机制、防灾减灾政策和技术研究等方面存在的问题;最后,针对目前我国结构抗震中存在的问题,提出了相应的建议。     

框架预应力锚杆边坡支护结构抗震简化设计方法

为了能够准确地进行框架预应力锚杆边坡支护结构动力分析及抗震设计,通过对该类结构进行震害分析,推导出地震作用下动土压力计算公式,建立了框架预应力锚杆支护结构的动力计算模型,并采用力法进行了求解。基于建立的动力分析模型和震害模式,给出了其抗震设计方法。考虑了地震响应沿坡高放大效应,根据极限平衡理论和破坏模式建立了框架预应力锚杆边坡支护结构的动力稳定性验算模型。将提出的方法应用于工程实例,并用有限元法进行了对比分析。结果表明：提出的分析模型具有较高的精度,是一种简单、实用的分析与设计方法;地震作用下最危险截面发生在边坡中偏上部位;梁柱截面尺寸是延性设计和发生斜压破坏的主要控制因素。     

山区高墩桥梁抗震设计

山区高等级公路采用了许多非规则高墩桥梁,以跨越河谷和深沟,汶川地震的桥梁震害启示给山区高墩桥梁的抗震设计提出了新的要求。结合山区高墩桥梁的特点,阐述了山区高墩桥梁的概念设计、抗震计算和抗震措施三个方面的内容,为山区高墩桥梁抗震设计提供有益的参考。     

双层高架桥门式墩与独柱墩抗震性能比较分析

上层市政道路下层轨道交通的双层高架桥已越来越广泛地运用于城市交通中,但是由于其结构的复杂性,地震震害表现出与一般高架桥不同的特点,需要对其抗震性能进行深入研究。基于国内某工程实例,比较分析了门式墩与独柱墩双层高架桥的抗震性能,包括计算模型的建立、动力特性分析、反应谱分析及非线性时程分析,得出了若干结论,可为今后类似工程抗震设计提供借鉴。     

胶粉掺量对橡胶改性沥青低温性能的影响

通过弯曲梁流变(BBR)试验分析不同掺量橡胶改性沥青以及胶粉复合SBS改性沥青的低温性能。结果显示,随着胶粉掺量的增加,橡胶改性沥青的劲度模量逐渐下降,蠕变速率逐渐增加,沥青逐渐变软,低温变形以及应力消散能力逐渐提升,低温性能逐渐提升;当胶粉掺量达到18%时,其低温PG分级相较于基质沥青可提升一个等级。对于胶粉复合SBS改性沥青,随着SBS的加入,橡胶改性沥青的劲度模量稍有提高,然而蠕变速率也增加,说明加入SBS使得橡胶改性沥青变硬的同时,也提升了其低温变形能力以及应力消散能力;当胶粉掺量从5%增加至18%时,其低温劲度模量降低约50%。     

日本铁路桥梁抗震设计中延性率的评价方法

在结构延性抗震设计中,构件以及结构的延性能力计算结果是影响结构抗震性能评价的重要参数。铁路高架桥梁多采用单层或多层刚架,多次超静定结构的破坏形式十分复杂,合理评价它的变形能力是桥梁抗震设计所面临的重要课题。根据作者过去在这一方面的设计经历,介绍了日本现行铁路高架桥设计采用的构件延性率计算方法,以供桥梁抗震设计参考。     

综合管廊抗震分析研究进展综述

针对目前城市综合管廊建设方兴未艾、抗震防灾需求日益凸显的现状，总结评述目前综合管廊抗震分析的研究进展。首先，归纳总结综合管廊结构的震害特点和关键影响因素，并在此基础上对国内外综合管廊抗震研究的发展历程和重要突破进行综述；然后，重点从影响综合管廊地震响应机制的关键要素出发，即从输入地震动特征、工程场地特性、管廊结构形式与构造特点3个方面对综合管廊抗震研究现状以及存在的不足之处进行综述；最后，对综合管廊减隔震研究现状进行讨论。研究表明： 1)输入地震动特征会对综合管廊地震响应产生显著影响，对于浅埋结构还应关注地表Rayleigh波的作用； 2)工程场地特性研究聚焦在饱和液化地层、断层破碎带等不利场地条件对综合管廊结构地震响应的影响机制方面； 3)新型管廊结构形式和节点构造层出不穷，但目前的研究工作主要关注管廊结构自身的地震响应特征。建议后续研究重视综合管廊功能性对抗震安全性的需求，进一步加强“结构-功能”一体化抗震性能设计方法与指标体系的研究工作。     

重力对土体中地下结构地震反应的影响

为解决地震作用下土体重力与地下结构相互影响问题,首先,归纳重力对土体性质的影响规律,分析重力和地震反应的相互影响、地应力的处理和重力的施加方式等; 然后,通过典型算例对重力施加方式的适用性、重力对地震反应的影响程度等进行评价。结果表明： 1）在地震作用下,地下结构的重力和地震反应相互影响; 2）在进行数值计算时,重力可采用时程荷载的形式施加,并且宜保持重力加速度一直不变; 3）当土体为非线性介质时,采用叠加原理进行计算存在误差,且叠加误差随着土体非线性程度的增加而增大,但并非单调增加,叠加误差还受地震波、场地等因素影响。     

基于能力谱的高架车站地震易损性分析

地震易损性分析是一种评估震害损失的方法。采用Pushover能力谱分析法对高架车站结构进行抗震性能研究,考察了层间位移角和塑性铰的出现机制,得到了易损性曲线和易损性矩阵。结果表明,高架车站结构实例在各级地震作用下主要发生轻微损坏或较小概率的中等程度损坏,层间位移角符合性能设计要求。分析所用的方法简易可行,结果可供参考。     

长大隧道地震响应分析与试验方法新进展

隧道抗震研究是当今地下工程防灾领域重要的研究方向之一。目前在隧道发展建设规模化、结构空间尺度大型化和局部节点构造形式复杂化的新形势下,针对长大隧道抗震研究所面临的纵向抗震设计理论、大规模地震响应分析方法、非一致地震激励效应等科学难题,在分析国内外隧道抗震研究现状的基础上,聚焦基础设施建设的重大需求,系统阐述长大隧道地震响应分析与试验方法新进展。介绍面向长大隧道纵向抗震设计的几种简化分析模型,推导任意动载作用下长大隧道纵向动力响应解析解,退化出行波效应下长大隧道纵向响应的理论解,直观地给出各参数之间相互关联的解析表达,并基于多质点-弹簧-梁模型进一步提出面向长大隧道纵向抗震设计的快速简化分析方法;建立长大隧道-地层大规模地震响应模拟的多尺度动力耦合分析方法,同时获得隧道-地层的整体宏观响应与隧道各组件细观动态演化,且不需要任何附加过滤和阻尼即可有效消除宏-细观多尺度界面的高频波虚假反射;提出长大隧道多点非一致激励振动台模型试验方法,推导模拟基岩面多个离散输入与连续输入的关联性,研制节段型模型箱及其联动装置,构建振动台阵多个独立台面分区多点输入的非一致激励隧道地震试验平台。以港珠澳大桥沉管隧道等实际重大工程为应用案例,阐述所建立长大隧道非一致地震响应分析原理和试验方法的适用性。最后介绍隧道关键节点的减震控制方法。研究结果在一定程度上反映了目前长大隧道纵向抗震设计和分析的发展水平,同时也为今后抗震工作的研究重点指明了方向。     

场地地形对地下结构抗震性能的影响

为了研究场地地形对地下结构地震反应的影响,采用有限元数值分析方法,以地基土-地铁站结构体系为研究对象,分析场地地形下土-地下结构体系的地震反应。作为初步研究,主要对水平地震输入下含土坡的单一土层地形展开分析,研究体系的地震反应规律,并探求不同坡度下的土一地下结构体系地震反应变化规律。     

基于可更换构件的可恢复功能桥梁防震结构研究综述

基于大震不倒,且震后无需修复或者稍加修复就能恢复正常使用功能理念的可恢复功能桥梁防震结构是桥梁地震工程研究的热点之一。设置可更换构件是实现桥梁结构可恢复功能的一种有效途径,附加可更换构件可恢复功能桥梁防震结构是指：在结构适当部位设置减震装置作为可更换构件,通过牺牲可更换构件从而保护主体结构免受损伤或大幅减小损伤,震后通过更换损坏构件以恢复结构正常使用功能。对附加可更换构件的可恢复功能桥梁防震结构的研究进行了系统的梳理和总结。首先介绍了附加可更换构件的可恢复功能桥梁防震结构的设计理念;然后总结了目前国内外可更换构件的类型、附加可更换构件桥梁结构的抗震性能及其抗震设计方法的研究现状;并通过实际工程应用案例说明了附加可更换构件的可恢复功能桥梁防震结构的工程实践价值;最后探讨了附加可更换构件的可恢复功能桥梁防震结构的发展趋势。现有研究表明,附加可更换构件桥梁结构的功能可恢复性已得到了工程界的认可,但仍然需要在新材料、新构造形式的开发,系统性的试验研究以及抗震性能优化设计等方面开展深入研究。     

桥梁双柱式排架墩抗震性能研究进展述评

桥梁双柱墩在国内外中小跨径公路桥梁和城市高架桥中应用非常广泛,但在历次破坏性地震中震害普遍严重。为了揭示桥梁双柱墩在地震作用下的破坏机理,发展具有可恢复功能的防震桥梁双柱墩,实现从双柱墩结构到桥梁工程、再到交通线路乃至整个交通网络的全寿命周期抗震性能设计,对桥梁双柱墩抗震问题的研究进展进行评述。首先总结汶川大地震和国外重大地震中钢筋混凝土桥梁双柱墩的震害情况并分析其特征,主要破坏形式有墩柱的弯曲破坏、弯剪破坏、剪切破坏,间系梁的纵向开裂及其与墩柱节点的断裂,盖梁梁体的斜裂缝、冲切开裂及其垫石和挡块的剪裂、剪断、撞碎等。再从抗震性能试验、非线性力学行为及数值模拟、间系梁减震耗能、损伤控制与可恢复功能结构体系、ABC双柱墩及其在强震区的应用问题、抗震加固方法和抗震设计理论等方面对桥梁双柱墩相关的抗震问题研究进展进行系统梳理与评述,进而指出桥梁双柱墩应用与研究中存在的问题。在此基础上,结合当前地震工程领域的主要发展趋势和前沿热点问题,如子结构混合模拟试验、可恢复功能结构和交通系统、多次多灾种耦合作用、全寿命设计、大数据和人工智能等,对双柱墩结构及其桥梁体系未来的研究方向进行展望。     

跨断层地震动及其对桥梁结构影响研究进展

与常规地震动激励的情况相比，跨断层地震动作用下桥梁结构具有更复杂的动力响应、更大的地震需求以及更严重的地震损伤。伴随着川藏铁路等超级基础工程的开工建设，越来越多的桥梁具有跨越潜在断层的风险，相关研究亟待开展。从跨断层桥梁震害出发，首先阐述了近/跨断层地震动的基本特性并介绍了相关模拟方法，然后综述了跨断层桥梁抗震分析理论、数值模拟和模型试验等研究的相关进展，进而归纳了考虑跨断层地震动作用的应对策略。结果表明：现有的跨断层地震动模拟方法合理可行，但存在一定的应用条件和改进空间；跨断层桥梁研究对象大多为中小跨径梁桥，其地震响应和损伤破坏模式受断层类型、跨越位置、跨越角度、永久位移等多因素影响；针对跨断层桥梁的减隔震和防落梁限位措施等技术得到初步发展。最后展望了未来跨断层桥梁抗震研究的发展方向，主要包括：发展更为精确、高效的跨断层地震动模拟技术；开展大跨径桥梁的跨断层振动台台阵试验及倒塌数值模拟研究；突破跨断层桥梁振动台台阵试验技术瓶颈；明确跨断层地震动参数对不同类型桥梁结构地震损伤机理的影响规律；进一步发展相应的减隔震技术、防落梁措施以及韧性防控技术，并进行试验验证等。