考虑非线性特性的板式橡胶支座模型 在桥梁抗震计算中的应用

以某高速公路跨线桥梁抗震设计为工程背景,采用有限元作为分析手段,对采用板式橡胶支座的桥梁结构进行抗震分析。在工程实际中,有时为简化计算,采用线弹性模型对支座进行模拟,并采用反应谱分析方法进行墩柱配筋设计。采用弹塑性本构模型模拟板式橡胶支座,同时考虑抗震挡块的边界作用,对抗震计算结果进行对比分析,并探讨不同支座模拟方法对桥梁下部结构设计的影响。分析表明,考虑支座非线性后,地震响应显著降低,其主要响应与弹性分析的结果相差近一倍。     

钢筋粘结滑移对钢筋混凝土墩柱抗震性能影响

为了研究钢筋粘结滑移对钢筋混凝土墩柱在地震荷载下的弹塑性滞回性能的影响,采用有限元OpenSEES对试验墩柱进行了有限元数值模拟,同时参数分析了在改变墩柱延性、钢筋屈服强度、混凝土的约束以及加载历程对粘结滑移曲率的影响。分析结果表明：考虑钢筋粘结滑移的模型能较好地反映滞回曲线的“捏拢”效应以及墩柱强度与刚度的退化作用,与实际结果模拟较好,可供钢筋混凝土墩柱数值模拟和地震反应分析参考。     

高墩桥梁墩柱计算长度分析

桥墩计算长度是高墩连续梁桥墩柱设计的一个重要参数。文章首先比较分析了各国规范对于标准约束条件下桥墩计算长度系数的规定;然后根据最小势能原理,考虑墩底约束刚度、墩顶约束刚度的影响,推导了桥墩计算长度系数的计算公式;最后详细讨论了约束刚度取值对桥墩计算长度系数的影响。研究结论表明墩底约束刚度、墩顶转动刚度对桥墩计算长度系数影响较小;桥墩计算长度系数随着墩顶水平刚度增加而迅速减小,而后趋于稳定。     

公路规则梁桥地震易损性模型及简化计算方法

为了快速评估桥梁结构达到特定损伤状态的概率,基于非线性动力时程分析结果,建立了公路规则梁桥地震易损性模型并提出了简化计算方法.依据不同上部结构支承形式、墩柱形式和设计规范,将公路规则梁桥细化为8种桥型,针对每种桥型分别建构了80个基准桥梁样本作为各类桥型代表.选择墩柱和支座作为桥梁的易损构件,确定桥梁墩柱和支座在不同损伤状态下对应的参数能力范围.用OpenSees建立桥梁样本的有限元模型,采用增量动力分析方法,分析得到各类桥梁的全桥系统地震易损性模型.以计算得到的易损性模型参数为样本,提出适用于我国公路规则梁桥的中位值简化计算公式,同时给出对数标准差的建议值.研究结果表明:对于规则梁桥中位值,双柱式梁桥相对单柱式梁桥增大17%、新规范相对旧规范增长7%、连续梁桥相对简支梁桥增大8%;简化公式计算结果与分类易损性模型吻合较好,均方误差和均方根误差分别为5.26%和5.95%,最大绝对误差10.58%.      

基于可靠度的桥梁构件三维地震易损性分析

为了评估桥梁结构近场抗震性能,建立了桥梁构件的三维地震易损性分析流程. 基于工程结构可靠度理论,用构件三维失效曲面表征墩柱、支座构件的损伤状态,将包含多个单一损伤指标的损伤状态方程作为三维地震易损性分析的损伤指标;其次在既有墩柱弯曲和剪切失效曲面研究的基础上,构建了墩柱弯曲和剪切破坏的损伤状态方程;并基于支座地震损伤的相对变形,建立了支座损伤状态的方程. 在此基础上,构建了墩柱和支座三维地震损伤状态的判别准则,并对不同损伤状态进行了量化. 结合各国桥梁抗震设计规范和工程结构可靠度理论,最后实现了三维地震易损性的计算分析. 通过一维地震易损性的简化验证,表明所提方法可用于桥梁结构的地震易损性分析中,并且所得结果与PSDA （probabilistic seismic demand analysis）法的最大概率偏差小于4%.      

隔震桥梁结构的简化反应分析及设计参数研究

在规则隔震桥梁结构简化为2自由度系统的基础上，利用等效线性化方法进一步将以隔震模态为主的2自由度隔震桥梁结构简化为双线性的单自由度隔震系统，考虑了隔震支座的双线性特性，并计入了隔震支座下部结构质量及墩柱粘滞阻尼比等参数对结构响应的影响，提出了相应的计算力学模型，重点讨论了隔震支座的剪切位移延性、硬化刚度比、隔震桥梁结构的质量比、隔震模态周期、墩柱周期及其粘滞阻尼比等参数对隔震桥梁结构在近场地震作用下非线性动力响应的影响，并对隔震支座设计参数的选取给出了合理的选择标准．     

曲线梁桥设计和计算中应注意的问题

以实际工程为例,采用梁格法对曲线箱梁进行计算分析,就曲线箱梁构造设计、横梁设计、支座布置、下部墩柱型式以及抗震构造设计等问题进行了探讨。旨在对曲线梁工程设计实践起到有益的帮助。     

欧洲桥梁抗震设计理论及计算分析方法

引言 众所周知,“5.12”汶川大地震震区范围内的桥梁受到严重破坏。对于数量众多的常规结构简支梁桥、连续梁桥而言,地震损害主要表现在落梁破坏和整体倾覆,而墩柱、基础、支座滑动破坏及梁体位移过大等方面。桥梁震害产生的原因除地震强度太大外,桥梁支承连接部件（支座）失效、梁体限位装置（挡块）不合理、墩柱延性及抗剪强度不足,     

压型钢板-混凝土组合楼板挠曲变形计算

以弹性理论为基础，推导了简支压型钢板-混凝土组合楼板的挠曲微分方程，得到其跨中挠度的计算公式。在公式推导过程中考虑了压型钢板和混凝土之间相对滑移对其挠度所造成的影响，并将计算结果和试验结果进行了比较，发现考虑相对滑移后组合楼板的跨中挠度计算值较不考虑相对滑移时增长约90％，计算结果与试验结果吻合良好。     

考虑支座摩阻的半漂浮体系斜拉桥模型修正

针对在未考虑支座摩阻的情况下,某半漂浮体系斜拉桥有限元模型计算应变和位移结果与荷载试验实测结果存在偏差的情况,以现场试验结果为依据,采用双折线模型和工程上常规的直接加支座摩阻力的方式模拟支座摩阻效应,对模型进行修正。研究结果表明:考虑支座摩阻后,应变和挠度校验系数分别提高15%和23%,并修正原模型中出现的计算位移方向与实测方向相反的问题;双折线模型比直接加支座摩阻力的方式能更准确地模拟支座的实际工作状态;以双折线模型为基础,当支座摩擦系数取0.05、支座屈服位移取2.5mm时,修正模型计算结果与实测结果最接近。提出的双折线模型中的支座摩擦系数和支座屈服位移参数取值建议可为同类桥梁工程应用提供参考。     

钢-混凝土组合梁桥温度作用与效应综述

为深化对钢-混凝土组合梁桥温度作用与效应的认识, 从施工阶段水化热温度作用与效应计算, 运营阶段温度作用模式与取值, 以及温度效应计算方法等方面, 综述了国内外研究现状, 探讨了后续的研究重点和方向。研究结果表明: 现浇组合梁桥施工阶段水化热温度作用是桥面板早期开裂的重要原因, 准确计算组合梁水化热温度效应的关键在于选取更为准确适用的水化热模型和考虑温度变化对混凝土硬化过程中弹性模量、抗拉强度以及剪力钉连接刚度发展的影响; 运营环境下组合梁桥主要考虑均匀温度、正负温度梯度等3种温度作用模式, 由于不同国家气候环境的差异及研究历程的不同, 各国规范关于组合梁桥温度作用模式和取值的规定尚不统一, 温度梯度作用的取值并非基于统计分析方法得到, 在取值时亦未充分利用已有历史气象数据资源; 组合梁桥温度效应的计算多基于有限元数值模拟展开, 求解组合梁温度效应的解析计算方法也逐渐准确化, 钢-混界面关系已从不考虑界面滑移发展到考虑界面滑移, 温度分布模式从简单的钢-混均匀温差发展到钢与混凝土任意温度分布, 但还应加强建立任意边界组合梁温度效应求解的理论模型; 组合梁桥温度问题研究的未来发展方向应集中在开展基于效应分类的组合梁温度作用模式研究, 从机理上加强对组合梁温度自生效应和次生效应的认识, 加强组合梁桥长期温度实测, 基于统计分析确定组合梁温度作用代表值; 同时充分利用中国各地区气象部门历史气象数据, 开展组合梁温度作用地域差异性取值研究。      

高桥墩墩顶水平位移的计算与分析

考虑板式橡胶支座的弹性约束作用、地基弹性变形的影响,用能量法对高桥墩墩顶水平位移进行计算与分析;算例表明,对具有板式橡胶支座的弹性地基高桥墩的设计计算,支座对高桥墩弹性约束和地基的弹性变位影响不可忽视.     

高桥墩墩顶水平位移的计算与分析

考虑板式橡胶支座的弹性约束作用、地基弹性变形的影响,用能量法对高桥墩墩顶水平位移进行计算与分析;算例表明,对具有板式橡胶支座的弹性地基高桥墩的设计计算,支座对高桥墩弹性约束和地基的弹性变位影响不可忽视.     

平板橡胶支座上梁的倾覆稳定性计算

针对橡胶支座上的混凝土简支梁,在偏心荷载作用下的横向倾覆稳定性问题进行了探讨。特别是橡胶支座变形对梁体横向稳定性的影响进行了分析,建立了考虑支座变形梁体横向稳定性的计算方法,使支座上梁体横向稳定性检算更接近于实际。     

铅芯橡胶支座在连续梁桥中的应用

总结了铅芯橡胶支座体系连续梁桥的优越性,讨论了考虑桩与土共同作用时隔震性能的研究方法.铅芯橡胶支座体系考虑桩与土共同作用时有良好的隔震效果,其竖向刚度保证了行车舒适度,在制动力、风荷载和温度作用下,铅芯橡胶支座体系有良好的可靠性,但必须避免其在地震作用下的碰撞,当墩柱较高、大震位移较大时,其动力稳定性能会受到影响.     

平板橡胶支座上混凝土简支梁横向稳定性计算及分析

研究了平板橡胶支座上混凝土简支梁的横向稳定性,建立了考虑橡胶支座变形的梁体横向稳定系数的计算方法,并对稳定系数的影响因素进行了分析。     

柱式墩顺桥向计算长度影响因素分析

以某高速公路一座五跨一联先简支后连续柱式墩梁桥为例,基于墩柱计算长度理论公式并结合Midas分析软件,对比分析了地基土比例系数m、墩柱高以及分联设计对柱式墩顺桥向计算长度系数的影响规律。分析结果表明:地基土比例系数m对矮墩计算长度系数影响大,对高墩影响较小;对于多跨一联桥梁,高墩计算长度系数小,矮墩计算长度系数大;一联孔数的减小对矮墩计算长度系数影响小,对高墩影响较大,同时,在一联孔数相同时,不同的分联方式也会影响到墩柱的计算长度系数。     

基于考虑结构体系刚度影响的高墩计算长度精细化分析

在建立同时考虑墩顶支座和结构体系约束的等效刚度公式基础上,求解墩顶在弹性约束下的压杆计算长度系数精确方法。进而分别研究墩高和柱径对计算长度系数的影响,并基于不同的压杆计算长度系数选取方法,对高墩截面配筋的需求进行敏感性分析比较。     

钢-混凝土组合梁温度效应的解析解

针对考虑和不考虑界面滑移2种情况,在任意温度分布作用下,推导了钢-混凝土组合梁界面剪力、相对滑移和温度应力理论计算公式,采用有限元模拟对考虑界面滑移的公式进行了验证,并在钢-混凝土温差模式(模式1)、《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)温差模式(模式2)和英国规范BS5400温差模式(模式3)下,对比了温度效应的计算结果。分析结果表明:采用考虑界面滑移的剪力理论公式计算出的组合梁界面剪力分布与有限元计算结果规律一致,3种模式下剪力最大偏差分别为1.15%、2.65%和3.41%;组合梁界面剪力服从双曲余弦函数分布,界面滑移服从双曲正弦函数分布;不考虑滑移与考虑滑移计算得到的界面最大剪力基本相等,最大偏差仅为1.22%;组合梁跨中温度应力计算值的最大偏差小于1%,但组合梁端部温度应力计算值偏差较大,模式3温差为20℃时,考虑滑移时的混凝土底部温度拉应力为不考虑滑移时的1.9倍;组合梁的界面温度效应与温差成线性关系,斜率与温度分布模式有关,模式1的界面剪力、界面剪应力和界面滑移的变化速率最大,分别为9.138kN·℃-1、0.067MPa·℃-1和5.263×10-3 mm·℃-1;温差为30℃时,模式1的界面剪力、界面剪应力和界面滑移变化速率均为模式3的3倍以上,因此,不考虑钢梁温度梯度会使组合梁界面剪力、相对滑移与温度应力计算结果产生偏差,且偏差会随温差的增大而增大。     

基于剪力-柔性梁格法的分岔式变宽箱梁分析

结合工程实例,采用空间有限元软件Midas Civil对某分岔式变宽箱梁进行基于剪力-柔性梁格法的空间受力分析,并与单梁模型的计算结果进行了对比验证。分析表明:梁格模型中各纵梁受力与支座的横向布置位置密切相关;常规的单梁模型不能考虑由于恒载横向不均匀分布而产生的空间效应,对于某些宽箱梁,常用的偏载增大系数取值偏小;梁格模型可以较为真实的模拟荷载横向不均产生的空间效应,更好的指导结构设计。