地震作用下钢管混凝土桥墩安全性判断

以某特大桥中的一联三跨为依托,采用纤维单元建立钢管混凝土桥墩的桥梁有限元模型,输入M AXICO地震波,采用非线性时程分析法,计算钢管混凝土桥墩顺桥向地震响应,根据响应结果对钢管混凝土桥墩的安全性进行判断。结果表明：在地震作用下,钢管混凝土桥墩的内力、位移和变形均符合安全要求。     

太平庄大桥E2地震作用分析及抗震性能评价

结合山西省平定到阳曲高速公路太平庄大桥的工程设计实例,采用有限元分析程序Midas Civil,选取空间梁单元建立动力计算模型。采用多振型反应谱法分析该桥受E2地震作用在顺桥及横桥向产生的动力反应,并对桥墩进行了抗震性能评价。由分析结果可知E2地震作用下按能力保护构件设计的盖梁抗弯强度、桩基抗弯强度不满足要求;部分桥墩塑性铰区域抗剪能力不满足E2地震作用要求。     

基于反应谱法的高墩连续刚构桥地震响应分析

以某(84+160+84)m连续刚构桥为背景,建立了考虑主梁—桥墩、主梁—桥墩—桩基与主梁—桥墩—桩基—土层3种有限元模型,对3种模型进行了自振频率与振型的比较分析,同时也对主梁—桥墩—桩基—土层模型进行了典型截面的内力与位移计算分析。研究结果表明:相同振型下,考虑主梁-桥墩有限元模型的自振频率比考虑主梁-桥墩-桩基-土层的自振频率大;横向地震加速度对连续刚构桥梁体弯矩影响较大,最大值达到7 960.4 k N·m,设计时应加以考虑;顺桥向地震加速度对梁体轴力影响较小,而横桥向地震加速度对轴力影响较大;横桥向地震加速度对梁体剪力影响程度大于顺桥向地震加速度的影响程度,最大剪力数值为288.8 k N;横桥向地震加速度对梁体横向位移为27.2 mm,对安全造成较大影响,需要特别引起重视;横桥向地震加速度对顺桥向位移仅为0.4 mm,影响较小。     

铁路简支梁桥横向振动研究

讨论了铁路多跨简支梁桥不同计算图式对横向振动分析结果的影响,计算表明,单墩计算图式对等高桥墩的长桥及柔性桥墩适用性较好;当相邻桥墩的墩高或刚度相关较大时,可仅考虑该桥墩和相邻梁跨的振动耦联;一般情况下,应考虑相邻桥墩的耦联振动影响。     

桥墩温度梯度对桥上CRTS Ⅱ型板式无砟轨道纵向力的影响

针对桥墩温度梯度引起的桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道纵向附加力与变形, 以梁-板-轨相互作用原理和有限元法为基础, 建立了多跨简支梁桥和大跨连续梁桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道无缝线路空间耦合模型, 详细考虑了钢轨、轨道板、CA砂浆、底座板及桥梁等主要结构和细部结构的空间尺寸与力学属性; 采用单位荷载法计算了桥墩纵向温差作用引起的墩顶纵向位移, 分析了墩顶位移影响下桥上无砟轨道无缝线路纵向力与位移的分布规律。分析结果表明: 当各墩顶发生均匀位移时, 多跨简支梁桥和大跨连续梁桥上无砟轨道无缝线路纵向力分布规律及其最大值一致, 且随着墩顶均匀位移的增加而线性增大, 轨板相对位移峰值均出现在两侧桥台、台后锚固结构末端以及第2跨和最后一跨固定支座墩顶处; 当墩顶均匀位移为5 mm时, 多跨简支梁桥和大跨连续梁桥上钢轨最大纵向力分别为79.62和79.54 kN, 最大纵向位移分别为4.94和4.91 mm, 轨板最大相对位移均为0.23 mm; 当各墩顶发生不均匀位移时, 钢轨纵向力及轨板相对位移均在邻墩位移存在差异处发生突变, 多跨简支梁桥上固结机构纵向受力大于大跨连续梁桥; 对于高墩桥梁, 需重点关注相邻墩身高差最大处的轨板相对位移、底座板与桥梁相对位移及固结机构的纵向受力。      

连续刚构桥顺桥向非线性地震反应研究

以一座大跨高墩连续刚构桥为对象,采用纤维单元,建立该桥的动力分析模型,沿顺桥方向分别输入不同类型场地上的实际地震动,计算其非线性时程响应。比较了场地条件对大跨高墩连续刚构桥地震响应的影响,指出了连续刚构桥墩高差异较大时抗震设计中应注意的问题,并讨论了轴压比对桥墩滞回性能的影响。     

连跨简支梁桥中墩不均匀下沉的原因剖析

笔者通过等跨简支梁桥中墩沉降有关因素结构自重、行车作用、桥墩变形、基础沉降以及土基下沉的分析,得出了中墩不均匀下沉的主要原因是地基土质状况不同引起的,为加强对基础工程的重视提供了重要借鉴.     

铁路桥墩横桥向地震反应分析模型对比分析

常见铁路桥墩的横桥向截面尺寸与墩高相差较小,而顺桥向相差较大,不能较好地符合梁单元的受力特征.为研究铁路桥墩横桥向地震反应,设计了一种新型的重力式桥墩模拟方法,考查常规梁单元及板单元模拟铁路桥墩的精度.基于某铁路简支梁桥,分别采用多垂直杆元模型与梁、板单元进行重力式桥墩模拟,建立四种有限元模型,进行地震反应分析及结果比较.结果表明:欧拉梁和铁木辛柯梁及板单元模型的墩底内力及墩顶位移均小于多垂直杆元模型,建议重要结构的铁路桥墩按多垂直杆元模型进行地震反应分析;欧拉梁和铁木辛柯梁及板单元模型的墩底内力与多垂直杆元模型相差在5%以内,三种模型计算的桥墩内力具有工程可接受的精度,但墩顶位移误差超过5%,设计时需要考虑;板单元模型与多垂直杆元模型的吻合程度好于欧拉梁模型,而欧拉梁模型好于铁木辛柯梁模型.研究结论可供铁路工程抗震设计规范修订时参考.     

整体式斜交连续梁桥抗震性能

采用SAP2000软件建立了某整体式斜交连续梁桥的三维有限元模型,通过非线性时程分析,研究了整体式斜交连续梁桥在地震作用下的受力特性及抗震性能,并探究了跨数、斜交角、台后土密实度和墩高等主要结构及基础参数对该类桥梁地震响应的影响。研究结果表明:整体式斜交连续梁桥中震害变形主要集中于桥台桩,桩顶截面在峰值加速度为0.4g的地震作用下形成塑性铰时,墩顶支座无破坏,且桥墩几乎无损伤;桥台桩位移及纵桥向弯矩的最大值均位于桩顶,而横桥向弯矩最大值可能位于桩顶或桩身反向弯矩峰值处;随着跨数的增加,整体式斜交连续梁桥的地震响应尤其是墩顶支座剪切应变及桥面转角明显增大,当跨数由单跨增加到4跨时,地震响应均增加了1倍以上,墩顶支座剪切应变甚至增加近2倍;随着斜交角的增加,桩顶纵桥向位移、桩顶截面屈服面函数值及中跨转角明显增大,斜交角为60°时,桩顶纵桥向位移增加了3倍以上,斜交角为45°时,墩顶支座剪切应变最大;随着台后土密实度的增加,各构件纵桥向位移响应与墩顶支座的纵向剪切变形降低,桥台桩、桥墩纵桥向位移及墩顶支座纵向剪切变形分别减小了12.9%、9.3%和9.5%;随着墩高的增加,墩顶位移明显增加,而支座剪切应变明显降低,但桩顶位移及桩顶截面屈服面函数值几乎不变;当墩高从4 m增大到9 m时,墩顶漂移率增大了42.1%,墩顶支座剪切应变减小了57.5%。      

洛河特大桥抗震性能计算

为了准确计算洛河特大桥的地震反应,基于大跨径桥梁地震反应分析方法,建立了考虑桩-土相互作用的全桩模型,将波速大于500 m.s-1处的桩截去,并考虑桩-土相互作用的截桩模型与考虑各桥墩处场地土不同所产生的多点激励以及地震波有限波速传播所引起行波效应的大质量模型,采用大型通用有限元程序ANSYS进行桥梁三维地震动态时程分析。结果表明,高墩的位移响应与轴力大;墩越矮,横桥向剪力、顺桥向剪力以及顺桥向弯矩越大;截桩模型与全桩模型的位移响应在横桥向与顺桥向的最大偏差分别为7.4%与8.2%,故截桩模型可用作长桩桥梁时程的简化分析;大质量模型受质量块的大小以及桥墩高差的影响较大,跨径小于160 m以及桥长小于660 m的连续刚构桥对行波效应不敏感,因此,在高墩大跨径连续刚构桥抗震设计时,应考虑桩-土相互作用,并加强高墩的延性设计与矮墩的截面抗力设计。     

布索形式对斜拉桥抗震性能的影响

从斜拉桥抗震概念设计的角度出发,对竖琴形、扇形和辐射形三种不同索面布置形式的斜拉桥进行了建模,并对此三种不同模型的动力特性、顺桥向时程响应进行了对比分析.研究结果表明：纵飘振型对斜拉桥的地震响应尤其是塔顶、跨中的位移响应有显著的影响;而斜拉索的顺桥向布置形式对斜拉桥的纵飘周期影响显著,随着主梁与斜拉索平均倾角的减小,纵向刚度逐渐增大,从而纵飘频率增大;索型不同,地震作用下最危险拉索的位置不同.     

系梁对加固柱式桥墩抗震性能的影响

以西安市某座抗震加固桥为列,分别以系梁设置位置、系梁刚度大小来探讨系梁对柱式桥墩抗震性能的影响,研究结果表明系梁对纵桥向振动没有影响,而对横桥向振动有较大影响,增加横桥向刚度,减小1、2阶横向振型的振动周期;选择系梁在桥墩中心可以提前使系梁在地震作用下进入塑性状态,消耗地震能量,利于抗震;当横系梁的高度选择为0.7D～0.85D,宽度选择为0.6D～0.75D时,对桥梁抗震有利.     

大跨度预应力混凝土连续刚构桥动力特性及P-Δ效应分析

以某已建成的连续刚构桥为研究对象,采用Midas/civil 2010有限元程序,建立连续刚构桥有限元模型,分析了连续刚构桥采用钢筋混凝土双薄壁实心墩、双薄壁空心墩和单柱式空心墩三种截面形式的动力特性和分别在纵向地震和横桥向地震作用下结构的P Δ效应。研究结果表明:三种不同截面类型的桥梁自振频率依次增大,不同的桥墩截面形式使桥梁结构的振型序列发生变化;在三种桥墩截面形式下,考虑P-Δ效应后,对纵向地震响应的影响显著而对横向地震响应的影响较小,但P-Δ效应并不影响桥梁结构的时程曲线趋势。     

大跨度上承式钢管砼拱桥的地震响应分析

研究大跨度上承式钢管砼拱桥在地震激励作用下的响应特性.对比了中、上承式钢管砼拱桥的自振特性,采用时程分析法分析了纵向、竖向、横向激励作用下,上承式钢桁拱桥的响应特性,讨论了多点激励对上承式钢管砼拱桥地震响应的影响,并与中承式钢管砼拱桥的地震响应特性进行了对比分析.     

大跨度上承式钢管砼拱桥的地震响应分析

研究大跨度上承式钢管砼拱桥在地震激励作用下的响应特性.对比了中、上承式钢管砼拱桥的自振特性,采用时程分析法分析了纵向、竖向、横向激励作用下,上承式钢桁拱桥的响应特性,讨论了多点激励对上承式钢管砼拱桥地震响应的影响,并与中承式钢管砼拱桥的地震响应特性进行了对比分析.     

复杂地形条件下桥上CRTSⅡ型轨道系统地震响应

为了研究复杂地形对桥上CRTS Ⅱ型轨道系统地震响应的影响, 以沪昆高速铁路线16~32 m简支梁桥为例, 考虑钢轨、扣件、轨道板、砂浆层、底座板、滑动层、桥梁、固结机构、端刺与挡块等部件, 建立了多跨简支梁桥-双线CRTS Ⅱ型轨道系统非线性动力学仿真模型, 研究了桥上CRTS Ⅱ型轨道系统纵向力分布特征; 设置了4种典型地形工况, 分析了不同墩高条件下桥上CRTS Ⅱ型轨道系统地震响应规律。分析结果表明: 与非纵连轨道结构相比, 桥上CRTS Ⅱ型轨道结构最大钢轨应力相对较小, 约为138.8 MPa, 应力包络曲线呈反对称, 线形平滑; 轨道板和底座板共同承受纵向力, 其最大值均出现在桥台附近, 最大拉应力分别达到25.2、27.1 MPa, 将在地震中发生开裂; 在地震中, 端刺承受着巨大的纵向力, 可达14~20 MN; 底座板与桥面之间相对位移超过24 mm, 对系统有隔震耗能作用; 地形对钢轨、轨道板和底座板纵向力的影响约为30%左右, 对墩底剪力影响较大, 在地形发生突变处, 墩底剪力增幅达4倍; 靠近桥台处的滑动层横向变形较大, 可达2.7 mm, 随着墩高增大, 扣件与滑动层纵横竖变形增大; 在地震作用下, 滑动层普遍存在着较大的竖向变形, 桥台附近滑动层竖向变形可达43.5 mm; 在地震中, 挡块与底座板之间存在着频繁的碰撞现象, 桥台附近挡块碰撞力可达38 MPa, 挡块将发生损坏。      

竖向地震作用对上承式拱桥的影响

以一座跨径131 m的实际钢筋混凝土箱板拱桥为基础,建立了全桥计算模型,沿顺桥向、横桥向单向和多向输入地震反应谱,采用反应谱法计算了该桥的地震反应。通过改变反应谱输入方式和该桥的矢跨比、拱轴系数,计算了不同矢跨比、不同拱轴系数下主拱圈地震内力,比较分析了在竖向地震作用影响下,主拱圈地震内力的差别。研究结果表明,对于大跨度上承式箱板拱桥,竖向地震作用对拱圈的地震内力是有放大影响的,不考虑竖向地震作用的影响是不合理的。     

竖向地震作用对上承式拱桥的影响

以一座跨径131 m的实际钢筋混凝土箱板拱桥为基础,建立了全桥计算模型,沿顺桥向、横桥向单向和多向输入地震反应谱,采用反应谱法计算了该桥的地震反应。通过改变反应谱输入方式和该桥的矢跨比、拱轴系数,计算了不同矢跨比、不同拱轴系数下主拱圈地震内力,比较分析了在竖向地震作用影响下,主拱圈地震内力的差别。研究结果表明,对于大跨度上承式箱板拱桥,竖向地震作用对拱圈的地震内力是有放大影响的,不考虑竖向地震作用的影响是不合理的。     

上跨软土深基坑干线铁路便桥动力特性研究

以某铁路大型车站改建工程软土深基坑施工为背景,拟定了多个钢格构柱现浇钢筋混凝土梁板连续刚构便桥设计方案,针对便桥结构体系伴随软土深基坑挖土施工而不断发生变化的特点,系统计算分析了软土深基坑挖土过程便桥结构全桥体系的动力特性,得到一些有益的结论,可供上跨深基坑干线铁路便桥设计和基坑挖土施工参考。