山区高墩大跨径连续刚构桥梁抗震研究

高烈度地震山区高墩大跨径连续刚构桥梁具有桥墩高度大、跨径大、相邻桥墩高度差异大、上部结构质量大、地震力大的特点,抗震设计在桥梁设计中起决定性作用。为了提高桥梁抗震性能,从桥墩型式、桥墩刚度匹配、耗能减震等方面进行了研究,提出了几点技术措施:(1)主墩采用内灌外包钢管混凝土格构柱+钢筋混凝土肋板组成的空心薄壁墩,减轻下部结构质量,降低了桥墩刚度,减小桥墩地震力;(2)优化高、低墩截面尺寸,使桥墩刚度、强度与所受地震力相匹配,并减小地震作用下桥梁位移;(3)在梁端设置粘滞阻尼器,减小纵桥向地震力和位移。     

山区高墩大跨径连续刚构桥减震技术研究

高烈度地震山区高墩大跨径连续刚构桥具有桥墩高度差异大、上部结构质量重、地震力大等特点,桥梁减震是设计重点。为了提高大跨径连续刚构桥的抗震性能,从上部结构轻型化、墩型优化、桥墩刚度匹配、阻尼器耗能等方面进行了减震技术研究。结果表明:1)主桥箱梁采用陶粒轻质混凝土或部分节段采用高强度活性粉末混凝土,可减轻上部结构重量,减小地震力; 2)主墩采用钢管混凝土格构式空心薄壁墩,可减轻下部结构重量,降低桥墩刚度,减小桥墩地震力; 3)优化高、低墩截面尺寸,调整桥墩刚度,可使各桥墩的承载力与所受地震力相匹配; 4)在梁端设置非线性粘滞阻尼器,可减小顺桥向地震力和位移。     

赛果高速高墩展线桥抗震性能分析

山坡展线桥因其高墩及各墩高差大对抗震不利,抗震概念设计应采取措施力求减小各墩的刚度差。以赛果高速高墩展线桥抗震概念设计及抗震性能分析为例,介绍了高墩展线桥抗震设计的基本过程,经采用变截面箱型墩和减隔震支座,使结构在偶遇地震作用下不出现破坏,在罕遇地震作用下结构经修复能继续使用,达到了抗震设计的目标。     

大跨径高墩连续刚构桥减震设计方法研究

结合前期研究结果,针对高墩连续刚构桥线性地震反应规律和动力反应特性,提出在活动盆式支座加装弹塑性阻尼器的方法,通过调整其阻尼器参数及屈后刚度,以达到各墩质量、刚度平衡,使其振动趋于一致,从而有效地达到减震效果。运用SAP2000有限元软件建立模型分析验证此方法的可行性,并计算分析阻尼器屈后刚度对模型墩梁相对位移的影响。     

某高速铁路连续梁桥桥墩地震反应分析

为深入了解高速铁路地震区桥墩设计的特点,以某客运专线高烈度地震区连续梁桥为研究对象,建立全桥三维有限元模型,计算连续梁桥桥墩的刚度、结构的自振频率及振动模态特性,并采用反应谱法进行地震反应分析.计算结果表明:高速铁路连续梁桥桥墩纵向刚度比横向和竖向刚度小,在8度及以上烈度区,地震力控制桥墩截面的配筋设计,按照纵、横向进行地震效应检算可满足设计要求,也可采用减、隔震等措施来降低桥墩地震力.     

薄壁高墩大跨连续刚构桥墩抗震性能的分析

建立一座5跨薄壁高墩连续刚构桥的空间抗震有限元模型,考虑群桩效应和桩-土效应,运用时程分析法计算了一致激励及行波效应下高墩的地震响应。结果表明,纵向线刚度大的墩将分担较大的纵向内力,质量大的墩将分担较大的横向内力,行波效应比一致激励下的地震内力大,桩-土效应使高墩变截面处的地震内力增大。     

多孔连续梁桥纵桥向抗震体系研究

以某多孔连续梁桥为工程背景,提出了4种纵桥向抗震体系:常规抗震体系、增加固定墩抗震体系、液体粘滞阻尼器抗震体系和铅芯橡胶支座抗震体系。以常规抗震体系为参照,对比分析了固定墩个数、液体粘滞阻尼器和铅芯橡胶支座对结构抗震性能的影响。研究发现:增加固定墩个数,并不一定能减小桥梁结构的地震响应;液体粘滞阻尼器在不改变桥梁在正常使用状态下结构性能的前提下,可有效降低结构的地震响应,推荐为纵桥向抗震体系;铅芯橡胶支座使全桥刚度趋于均衡,可大幅降低桥梁结构的地震响应,在兼顾正常使用的前提下,推荐为纵桥向抗震体系。     

横向非对称高低墩桥梁地震响应分析及抗震措施研究

为探究横向非对称高低墩在地震力作用下的力学特征,以某山区高速桥梁为工程背景,采用有限元软件建立三维空间数值模型,对比分析不同高度桥墩在地震荷载下的弹塑性力学行为,结果显示低墩在受力中更不利,易发生剪切破坏,而高墩承载能力富余度较大.为改善高低墩受力,提出3种改善措施,效果分析结果表明,采用高差控制时两墩柱受力更均匀;基...     

高墩隔震连续梁桥地震模拟振动台试验

为了研究高墩隔震连续梁桥的抗震及减震性能,以某实际跨海高墩连续梁桥为试验研究对象,设计制作与原模型同材料1∶10的试验模型,分别采用铅芯橡胶隔震支座、高阻尼橡胶隔震支座和摩擦摆隔震支座3种减震方式,进行高墩隔震连续梁桥的地震模拟振动台试验,设计了拼接式桥墩拼接处剪力测试方法,研究了该实际跨海大桥所在场地120年一遇、600年一遇、1 200年和2 400年一遇地震的地震波输入时,不同隔震方式对桥墩墩顶加速度、桥面加速度、桥墩墩顶剪力、桥墩拼接处剪力、墩底混凝土应变、墩底钢筋应变的影响。试验结果表明:只要隔震支座参数设计合理,3种减震方式均能有效减小桥梁的动力响应,隔震后在2 400年一遇地震时整个桥墩处于弹性状态;摩擦摆隔震支座屈服前刚度最大,需根据地震波输入强度合理设计屈服力才能起到减震作用;设计的拼接式桥墩拼接处剪力测试方法可有效测试拼接处的剪力,为拼接处拼接件的设计提供了设计依据。     

薄壁桥墩地震时程分析

结合工程实例,应用有限元软件ANSYS建立薄壁墩的有限元模型,对结构进行地震时程分析。通过桥墩最大位移差异以确定竖向地震力对结构整体位移的影响。给出了计算原理、计算模型、计算过程和计算结果。分析结果表明,桥墩的横桥向和竖向最大位移均无较大变化,只有纵桥向水平位移明显增大。     

桥墩截面形式对弯连续刚构桥地震响应的影响

为了研究桥墩截面形式对弯连续刚构桥动力及地震响应的影响,以某工程实例为背景,建立了空间有限元分析模型,研究了桥墩外形尺寸、截面面积、截面纵向刚度等参数对结构自振特性的影响,在此基础上,利用线弹性时程法,对比分析了这些参数变化对空心墩与实心墩结构地震响应的影响。研究结果表明,桥墩截面形式的不同使得结构的振型系列发生了改变,具有空心墩的连续刚构桥与具有实心墩的连续刚构桥相比,当两者的外形尺寸相同时,前者的频率较低,当两者桥墩面积相同时,前者频率较高,在纵向刚度相同的情况下,前者频率稍低;采用空心墩时,墩底应力及主梁位移比相应实心墩的小,当桥墩纵向刚度相同时,空心墩和实心墩的地震响应基本相同。     

考虑减隔震设计的弯桥地震响应分析

为充分了解山区高墩弯桥地震响应特性和抗震性能,以打庆高速打扮1号大桥为工程背景,采用Midas civil软件建立了计算模型并进行时程分析,研究了地震动入射角和摩擦摆支座对墩顶位移和墩底内力的影响。结果表明,随着地震动入射角的变化,墩顶纵向位移和墩底内力均呈现出先增大后减小的变化趋势,且最大纵向位移并未出现在最高墩的墩顶；摩擦摆支座曲面半径和摩擦系数的变化对墩顶最大纵向位移的影响较弱；当曲面半径一定、摩擦系数取为0.01时的墩顶纵向位移和墩底内力均为最大值。     

考虑支座摩擦滑移的高墩弯桥地震响应分析

为研究高墩弯桥在考虑支座摩擦滑移后地震响应的特点和规律，采用Midas civil软件建立了2联连续弯桥有限元模型。基于板式橡胶支座的双折线恢复力模型，研究了支座剪切刚度对地震响应的影响规律。研究结果表明：考虑支座的摩擦滑移效应后，墩顶最大位移减小了5.5%，墩底最大弯矩减小了4.7%，墩底最大剪力增大了27.1%；随着支座剪切刚度的增加，墩底弯矩和墩顶纵向最大位移先增大后减小，墩底剪力和梁体纵向最大位移逐渐减小。     

铅芯橡胶支座在高烈度山区简支梁桥中的减隔震研究

高烈度山区简支梁桥的减隔震设计不可忽视。采用铅芯橡胶支座作为减隔震支座,主要研究了该减隔震支座对桥梁结构的周期、墩顶与主梁之间的位移差、墩底以及墩顶的剪力和弯矩的影响。得出的结论是：铅芯橡胶支座可以延长桥梁结构的周期,降低结构的刚度;同时可以大大减小桥墩墩顶、墩底的弯矩和剪力值,但墩顶与主梁的位移差会增大。     

不同承台结构形式对大跨刚构桥抗震性能的影响分析

为探究高烈度区不同承台结构形式对大跨预应力混凝土连续刚构桥梁抗震性能的影响,以某座108 m+188 m+108 m双幅双肢薄壁墩连续刚构桥为工程背景,采用时程分析方法对该桥进行三向激励,对比研究纵联横离式、纵联横联式、纵离横离式、纵离横联式共4种承台结构形式对两幅桥墩柱和桩基内力、位移动力响应的影响。结果表明：采用纵离的承台形式在纵向地震下,桩基内力需求降低了30%~70%,墩柱内力需求降低了26%~33%,且与纵联的承台形式相比,桩身拉力减少较多;采用横联的承台形式在横向地震下,桩身轴力需求降低11%,且基本不存在拉力,桩基和墩柱的内力响应虽分别增大30%和16%,但与纵向减小量的相比,增加幅度较小。因此,为提高特大桥全寿命周期的安全性和经济性,对于以地震响应为控制设计核心要素的高烈度区大跨连续刚构桥梁,建议采用纵离横联式的承台结构形式。     

异型钢独塔斜拉桥抗震性能分析

青海省西宁市西平大街异型钢独塔斜拉桥的结构、交通荷载较为复杂。为了保证该桥的抗震安全,使项目能够顺利进行,从桥梁空间动力模型建模、摩擦摆支座模拟、地震动输入方向3个方面进行分析,完成了桥梁的建模计算。结果表明：沿纵桥向输入地震动时,边塔的轴力和剪力远大于主塔,而沿横桥向输入地震动时,主塔的轴力、剪力和弯矩均大于边塔;选用的摩擦摆减隔震支座设计减隔震起始力为竖向承载力的10%,在E2强震作用下,支座进入减隔震摆动工作状态,有效延长了结构自振周期,实现了该桥减隔震设计;伸缩缝的设置应预留足够梁体位移量,以避免地震时梁体与桥台发生碰撞;桥台与主梁之间设置黏滞阻尼器,可有效控制梁体和桥塔的纵向位移,并起到减震耗能的作用。     

考虑支座摩阻效应柔性墩纵向水平力优化设计

为研究支座摩阻效应对柔性墩台纵向水平力的影响,基于墩顶抗推刚度集成法,提出了考虑支座摩阻效应墩顶纵向水平分配力的二次分配理论框架。基于某一简支梁桥采用本文理论方法进行摩阻系数为0,0.02,0.03,0.04,0.05,0.06下的墩顶水平力分析,并获取最优摩阻系数取值。结果表明：墩顶纵向水平力的分配与支座摩阻系数有关,不考虑支座摩阻力会使得墩顶水平力离散性较大,各墩顶水平力差异化明显。在计算汽车制动力对墩顶纵向水平分力影响时,支座的摩阻效应不可忽略。通过对某一实际简支梁桥计算分析,采用摩阻系数为0.03的支座可使得墩顶在纵向水平力分配更为合理。本文的研究成果可为桥梁结构的支座选用提供参考。     

客货共线铁路连续梁桥墩顶纵向线刚度限值研究

基于桥上无缝线路线-桥-墩-基础一体化计算模型,利用ANSYS有限元优化技术研究了40 m+64 m+40 m客货共线铁路连续梁桥墩顶纵向水平线刚度的限值,以制动力作用下的梁、轨快速相对位移作为控制标准,得出该梁型墩顶每线纵向水平线刚度不宜小于1 000 kN/cm的结论。     

某航道桥下部结构受船舶撞击后安全性能评估及修复

为评估航道桥下部结构的船撞安全性,以遭受船撞的某内河航道桥为研究对象,采用有限元方法和相关规范计算受撞击的5号桥墩自身水平抗力、船撞力、墩顶位移,并从墩顶位移和桥墩抗力两方面对受撞桥墩的安全性进行评估。结果表明:5号桥墩的横桥向和顺桥向抗力均由桩基强度控制,分别为2528 kN和1142 kN;事故船撞击工况下,墩顶最大横桥向和顺桥向位移分别为7.6 mm、13.4 mm,满足位移限值要求;沿横桥向和顺桥向的船撞安全系数分别为1.67和0.94,顺桥向的自身抗力不足以抵抗瞬时船撞力,导致桥墩桩基础受损,建议采用增大截面法对受损桩基础进行加固补强,并设置独立防撞墩以保障桥梁结构安全。基于分析过程,总结了桥梁下部结构船撞安全评估的一般流程。     

不同墩柱形式的城市高架桥抗震性能研究

为研究不同墩柱形式对城市高架桥抗震性能的影响,选择合适的城市高架桥墩柱形式,依托3跨连续城市高架桥,采用SAP2000建立有限元模型,通过非线性时程分析结果对4种墩柱形式下城市高架桥的抗震性能进行分析。研究结果表明：城市高架桥双柱式桥墩设置盖梁和系梁会增大桥墩的横向刚度,使结构横向振动周期变小;桥墩设置盖梁和系梁会增大纵向地震作用下桥墩的受力;桥墩设置盖梁和系梁可以改变横向地震作用下桥墩的受力分布,使墩身弯矩变小,但会使剪力增大;盖梁和系梁的设置对摩擦摆支座和墩梁相对位移影响较小。研究成果可为同类型桥梁抗震设计提供参考。