地震作用下桥台滑移计算方法及应用

针对汶川地震中大量桥台出现局部坍塌,产生永久滑移现象,提出了地震作用下桥台滑移计算方法.传统方法单一采用拟静力抗震稳定性安全系数,并不能准确评定桥台的动力稳定性,为此将桥台滑移地震动力响应分析与稳定系数分析方法相结合,通过采用毕肖普法计算桥台岸坡上潜在滑动面的稳定系数,对其中稳定系数小于1. 25的瞬时超载滑移体,通过时间积分计算潜在滑动体的滑移量.最后结合算例,并通过计算探讨了滑移体各力学参数对桥台地震位移及地震性能的影响.     

基于Spencer法边坡地震永久位移计算斜条分法

地震区岩土边坡地震永久位移是评价边坡稳定性的重要参量。根据Newmark地震永久位移分析理论,基于Spencer法,采用斜条分法以适应实际岩土边坡中可能倾斜的条块间界面,考虑滑面抗剪强度震动衰减影响,提出了一种适合岩土边坡地震永久位移计算新方法。通过与已有试验结果对比分析发现,与现有计算方法相比,本文方法不仅适应性强,而且计算精度更高。     

基于振动台试验的边坡动力稳定性综合评价方法

桥基边坡的动力稳定性直接关系到桥梁结构的抗震能力。本文通过大型振动台试验模拟了某高速公路特大桥桥基边坡在地震作用下的动力响应以及破坏过程,然后利用Newmark刚性硬块法以及拟静力法分别计算边坡在不同烈度地震下的永久位移以及稳定性系数。最后根据上述成果综合评价该边坡的抗震能力,并揭示出的破坏形式,给出了合理的工程处治措施。结论如下:(1)边坡在8度烈度地震作用下可能发生局部变形,9度烈度地震条件下极可能发生大的整体滑动;(2)边坡失稳受地震产生的后缘张拉裂隙以及缓倾节理控制,主要失稳部位位于坡脚以及边坡浅部;(3)地震加速库水向坡内入渗,对边坡稳定性影响显著,需要在坡脚进行合适的防护措施。     

确定边坡潜在滑移面的方法研究

运用极限平衡法在进行边坡稳定性分析时,首先要假定潜在滑移面,这存在一定的主观性。为此,可将极限平衡法和有限元强度折减法结合起来,根据有限元计算的应力和变形计算结果,确定边坡内部可能发生滑移的潜在滑移面,以弥补极限平衡法在滑移面假定上的不足。通过算例,采用塑性位移等值线梯度方向上特征节点位移的突变作为失稳判据,用强度折减弹塑性有限元法计算边坡内的应力和变形,得到假定的潜在滑动面,并用B ishop法计算安全系数。结果表明,用有限元强度折减法寻找潜在的滑移面是可行的。     

岩块受震滑动之临界加速度研究

受地形影响及隧道进洞位置限制,隧道洞中常有边坡稳定的问题存在.尤其在地震力之作用下,可能因岩石边坡表面之关键岩块滑移,进而导致坡面后方大规模坡体崩坏而肇灾.如能分析该类岩块受地震作用之运动行为,将可作为判断边坡受地震作用下之稳定性分析之参考依据.根据Newmark(1965)提出的滑动块体法,其说明了影响块体滑动之重要因子为「临界加速度」.因此,在利用此法进行岩石边坡块体受到地震力影响的滑动分析时,需先针对临界加速度进行研究.然而,滑动块体法定义的临界加速度为最大静摩擦角之函数,直接应用于工程上恐有过于保守之虞.本研究旨在利用小型振动台物理模型试验进行临界加速度之量测,进而了解实际滑动面之临界加速度与理论值之差异,并提供后续研究之参考.     

连续梁桥HDR支座的优化配置及减隔震效果研究

结合超越概率水平为40%、10%、2%的地震波,以某连续梁桥为实例进行非线性动力时程分析。分析发现过渡墩处滑动支座在地震中将会产生过大位移,结构有发生落梁的危险;过渡墩处采用滑动支座会削弱过渡墩的地震分担比,使地震荷载在各墩之间分配不合理。通过调整过渡墩处的支座参数,将滑动支座更换为初始水平刚度较大的高阻尼橡胶支座后,支座的位移量得到了较好的控制,各墩的地震响应均较为接近,高阻尼橡胶支座能够在地震中发挥较好的减震耗能作用。     

不同约束体系对双层曲线梁桥地震响应的影响

双层曲线梁桥可以在较短距离内实现较大的爬高,由于特殊的结构形式使其地震响应有别于规则桥梁,而支座和限位装置组成的约束体系是影响桥梁结构地震响应的关键。为得到双层曲线梁桥的合理约束体系,基于一座双层曲线梁桥建立有限元模型,进行地震作用下的动力分析,对比球型钢支座、板式橡胶支座和盆式支座的位移和桥墩截面曲率,并将剪力销作为双层曲线梁桥的限位装置,研究剪力销与不同支座组成的约束体系对双层曲线梁桥结构地震响应的影响。结果表明:在地震作用下,双层曲线梁桥的上层支座位移普遍大于下层,双层约束体系使得桥墩中部的截面曲率和延性要比墩顶和墩底的小;球型钢支座的支座位移较小,传递到桥墩的地震力较大,设置剪力销后支座位移减小,桥墩损伤未发生明显变化;板式橡胶支座的支座位移较大,在地震动强度较小时就发生滑动,支座滑移可耗散能量使桥墩的损伤程度降低,但与剪力销组合后支座位移受到限制,传递到桥墩的地震力成倍增加,桥墩损伤最为严重;盆式支座的支座位移较小且上下层位移值最为接近,传递到桥墩的地震力较为均匀,在一定程度上保护了桥墩,考虑剪力销后,支座变形减小到允许范围之内,桥墩损伤略有增加。因此,本研究认为盆式支座与剪力销的组合是该双层曲线梁桥的合理约束体系。     

断层带处公路隧道横断面抗震分析

嘎隆拉隧道是西藏扎墨公路的控制性工程,隧道处于高烈度地震区。根据扎墨公路嘎隆拉隧道地震安全性评价报告和地勘资料,运用Newmark隐式时间积分有限元法并采用黏弹性人工边界,对隧道穿越断层带时的衬砌结构进行了瞬态动力反应分析,通过计算得出拱顶、拱腰、拱脚和仰拱中部的位移时程曲线,并由位移评价了隧道稳定性。计算结果表明,衬砌在地震作用下,其内力增加有限,内力最多增加8.73%。     

凝灰岩类土质边坡地震动力响应分析

以凝灰岩类土质边坡为研究对象,采用数值模拟计算方法对边坡的地震动力响应进行了分析,讨论了泊松比、阻尼比参数取值变化对边坡动力响应的影响。结果表明:地震作用下,水平加速度在凝灰岩类土质边坡中的分布具有明显的折减效应,且随高度衰减;边坡稳定系数随地震时程波动变化,在某个瞬时会小于1.0,但一般不会造成边坡的整体失稳破坏;基于Newmark滑块分析原理的滑体永久位移只在平均加速度大于屈服加速度时才会产生,与持时无关;泊松比、阻尼比的取值变化不会改变坡体的加速度分布规律,但滑体永久位移会随泊松比的增大而增大,随阻尼比的增大而减小。     

地震作用下滑坡工程稳定性分析方法研究

根据"小震不坏,中震可修,大震不倒"的安全要求,提出采用Newmark法、拟静力法、静力有限元法、动力有限元法进行滑坡工程地震作用下的稳定性分析。根据得出的最小安全系数、安全系数时程曲线和永久位移等结果,进行综合判断,可以避免由于仅采用某一种分析方法而可能带来的片面分析,对于工程实例地震作用下的稳定性分析有一定的指导意义和实际意义。     

地震作用下边坡永久位移分析方法研究

为了了解地震作用下边坡永久位移的变化特点及分布规律，将FLAC3D计算得到的绝对动位移减去山体动位移得出相对动位移，再利用滑动平均法将相对动位移分离出可恢复位移和永久位移。利用该方法对凤凰山边坡工程进行了地震作用下位移分析。通过分析发现边坡永久位移变化曲线存在阈值，当加速度值大于阈值点时永久位移增大，随后趋于稳定，永久位移随时间积累。此外，计算分析所得残余位移分布规律与试验结果较为一致，说明所提方法对边坡动位移的计算和分析是基本合理的。     

摩擦摆支座不同步受力对地震响应的影响

在采用摩擦摆支座桥梁的常规抗震分析中,一般按所有摩擦摆支座同步受力考虑.但实际上,由于活动支座顶面平面滑板具有较大的纵向自由程,摩擦摆支座受力不同步.现以MIDAS CIVIL通用有限元软件为例,提出准确模拟摩擦摆支座顶部平面滑动与底部圆弧滑动的方法,并以城市高架桥中(45+70+45)m连续钢混凝土组合梁为研究对象,...     

土-承台动力相互作用对砂土场地桩基桥梁地震反应的影响

在桩基桥梁的地震反应分析中,桩-土动力相互作用是个重要的问题,而对于采用低桩承台基础的桥梁,承台埋在土面以下,还存在土与承台之间的动力相互作用。目前,地震反应分析中一般不考虑土-承台动力相互作用的影响,相关研究也很少。为此,利用OpenSees有限元分析程序,基于p-y曲线建立了土-结构一体化桩基单墩模型,选择40条实际岩石场地地震记录作为输入,开展了考虑土-承台动力相互作用的桩基桥梁地震反应分析。结果表明,考虑土-承台动力相互作用后,结构的基本周期会减小,墩底曲率会明显增大,桩顶曲率会大幅减小,但墩顶位移的减小可以忽略。     

高烈度地区连续刚构桥地震响应分析

为探究高烈度地区连续刚构桥地震响应规律,首先以贵州某高烈度地区大跨度连续刚构桥为研究背景,基于Midas Civil 2019建立三维空间有限元模型,并探究了该桥的结构自振特性;其次基于该桥场地条件,结合相关规范给出了目标反应谱和人工合成地震波;最后给出了反应谱和时程分析计算结果,并做了详细对比分析。研究表明:在保障强度和稳定性前提下,位于高烈度地区的大跨度连续刚构桥在纵向和横向上要有一定的约束释放,有助于结构变形吸收地震能量,进而减小地震破坏;反应谱计算工况下纵向位移和横向位移最大值分别为0.304 m和0.381 m,且与地震激励方向有关,竖向位移约为0.05 m,与地震激励方向关系不大;对比分析反应谱和时程分析计算结果可知,时程分析计算结果整体上要大于反应谱计算结果,符合相关规范要求。     

多点激励下地震动输入模式探讨及有限元软件实现方法研究

进行大跨度结构的地震响应分析时,需要考虑地震动多点非一致激励的影响。基于动力学平衡方程,进一步推导多点激励地震响应分析的位移输入模型和加速度输入模型。进一步提出3种能适用于现有通用有限元软件的多点地震动输入模型的实现方法——大质量法、大刚度法及直接位移法,并细致阐明各种方法的计算原理。最后,以某主跨为850m的悬索桥为工程背景,基于SAP2000软件平台,分别采用不同方法进行多点激励地震响应分析,并简单分析大跨悬索桥在多点地震响应下的响应规律。     

公路盾构隧道地震响应的反应位移法分析

以某越江公路盾构隧道为工程背景,在利用成层反射理论分析场地地震波特性的基础上,采用反应位移法研究了公路盾构隧道的动力响应特性,其中:盾构隧道衬砌结构环向和纵向接头采用弹性铰模拟,天然地层作用在隧道结构上的剪切力和强制位移由成层反射理论动力分析程序DYNEQ获得.研究表明:由剪切力和强制位移引起的地震附加内力规律基本相当...     

自锚式悬索桥地震响应分析

为了研究自锚式悬索桥的地震响应规律,首先根据桥址场地特征确定目标反应谱;其次基于傅里叶变换和小波函数法得到与目标谱一致的人工合成地震动;最后将人工合成地震动作为悬索桥有限元模型中地震动输入,基于非线性有限元软件SAP2000进行非线性动力时程响应分析.结果 表明:桥塔塔底的弯矩和剪力响应大小与相邻跨的桥墩数量相关,桥墩数越多,桥塔的弯矩和剪力越大(增幅超5％);不同桥塔顶部位移响应规律相似,但极值处的大小和相邻跨的桥墩数相关.相邻桥墩数量多的1号塔位移最大值比2号塔的位移最大值小0.44％.即塔桥相邻的桥墩数量越多,其内力响应越大,位移响应越小.使用的优化人工地震波对应的反应谱与设计反应谱的最大误差为9％.此研究结论可为大跨度悬索桥的抗震设计提供参考.     

预应力锚索桩板墙减震锚头弹簧刚度系数研究

以某高原铁路高烈度地震区路堑段为背景,采用有限元方法建立锚头设置弹簧组件的减震锚拉桩板墙分析模型,研究锚索体系刚度对桩板墙地震响应特征的影响规律,探讨锚头弹簧刚度的优化参数范围。结果表明:设置减震锚头的桩板墙锚索受力较普通锚拉式桩板墙结构有明显改善,地震作用下锚索拉力峰值、震荡幅值及残余拉力随锚索体系刚度降低近似呈线性减小规律,但锚索对桩身的约束作用减弱,桩顶动位移峰值及残余位移呈反“S”形增大。为了协调和统一地震作用下降低锚索拉力和桩顶位移的抗震需求,应根据桩顶水平位移的极限对锚头的弹簧刚度进行优化。     

改变支座模型对梁式桥地震反应的影响分析

针对一座4跨梁式桥在地震作用下的反应,采用大型有限元分析程序ANSYS,选取空间梁单元建立4种模型进行了动力特性分析;并选取3条地震波,进一步对比分析了支座模型改变后连续梁桥和简支梁桥内力和位移的地震反应。结果表明:改变梁式桥支座模型,上部结构在桥台和梁端间伸缩缝处及相邻梁和桥墩间伸缩缝处相对位移的地震反应会明显变大,但桥墩内力和位移的地震反应明显减小,隔震效果显著;合理选择台梁间、墩梁处和相邻梁体间伸缩缝处限位弹簧装置的刚度可以有效地减小上部结构在地震中的相对位移,防止其发生梁端碰撞和落梁破坏。