基于IDA的铁路超高墩地震易损性分析

为探究铁路超高墩结构的抗震性能并对其在双向水平地震作用下的易损性进行评估,以西部山区某高速铁路超高墩结构为研究对象,根据结构自身动力特性,以材料应变状态对应的截面曲率作为损伤指标,描述其不同的损伤破坏状态并确定不同损伤状态所对应的指标限值。基于IDA方法,从PEER数据库中选取10组远场地震动作为双向地震动输入样本,以ANSYS为平台建立超高墩有限元模型进行非线性动力时程分析,得到不同强度地震动对应的结构地震响应。结合能力需求比的对数回归分析,建立超高墩各控制截面的概率地震需求模型对其易损性进行评估,并采用一阶界限法计算超高墩整体损伤概率并建立易损性曲线。结果表明：H形双柱式薄壁空心超高墩在强震作用下各部位均会发生一定程度的损伤,其中墩底部位损伤最为严重,在PGA为1.0g时墩底部位轻微损伤、中等损伤和完全损伤的超越概率分别为98.71%、96.92%和36.02%;结构完全损伤概率较小,满足三水准抗震设防要求并具有良好的抗倒塌能力;易损性分析能够准确地反映超高墩的真实抗震性能,为实际工程中既有超高墩的震后损伤加固或新墩设计提供理论依据。     

基于IDA分析法的公路隧道衬砌抗震性能分析

为合理评估地震作用下公路隧道衬砌损伤程度,以实际隧道震害资料及现有隧道损伤评价方法为基础,给出隧道衬砌性能指标并建立隧道衬砌损伤评价体系,采用IDA分析法全面讨论不同地震作用及地震动强度参数对于隧道衬砌地震响应的影响规律,通过易损性理论分析隧道衬砌在不同强度地震作用下超越不同性能水准的概率。结果表明:当设防烈度为6度时,小震作用下隧道损伤超越4个性能水准的概率均为0;中震作用下隧道损伤超越性能水准Ⅰ的概率为30.12%;大震作用下隧道损伤超越性能水准Ⅱ的概率为36.56%。IDA分析法作为一种有效的分析方法,能够较好地评估公路隧道衬砌的抗震性能。     

连续梁桥抗震性能分析与评价

研究目的:为满足<铁路工程抗震设计规范>中对连续梁桥进行三水准抗震设计的要求,本文通过具体算例对连续梁桥进行多遇地震弹性、罕遇地震弹塑性地震反应分析,分别从强度、延性和抗剪等方面实现对连续梁桥抗震性能的总体评价.研究结论:提出了连续梁桥在多遇地震作用下强度及稳定性验算方法、罕遇地震作用下延性验算方法,弥补了<铁路工程抗震设计规范>计算方法不能详细反映此类桥梁抗震性能的不足,为铁路连续梁桥抗震性能评价和抗震设计提供了理论基础.     

基于增量动力分析方法的非对称独塔斜拉桥H形桥塔抗震性能评估

为研究空间异形斜拉桥桥塔在地震作用下的破坏过程和抗震性能,本文以天水市藉河非对称独塔斜拉桥为工程背景,采用增量动力分析方法(IDA,Incremental Dynamic Analysis)对该斜拉桥进行有限元动力弹塑性分析,得到了在顺桥向、横桥向地震作用下桥塔潜在的塑性铰区域和关键部位的IDA曲线。结果表明:由于桥塔采用保守的弹性设计,在罕遇地震作用下桥塔处于弹性状态;在极罕遇地震作用下桥塔虽不能完全保持弹性,但屈服后仍具有一定的安全储备,抗震性能较好。     

罕遇地震作用下HADAS加固某大跨度结构的静力弹塑性分析

汶川大地震后,受影响的部分地区设防烈度进行了调整,设防烈度调整后大部分建筑尤其是公共建筑都进行了抗震加固,为了保证加固后结构的抗震性能,在大型复杂工程的结构分析中逐渐采用了基于性能分析方法。以地震时正在修建的某大跨度体育教学训练中心为背景,针对设防烈度提高由6度提高至7度的情况,采用Push-Over法对其采用软钢阻尼器加固前后的有限元模型进行7度罕遇地震作用下结构的弹塑性分析,研究该结构在7度罕遇地震作用下的内力、变形与破坏情况,比较加固前后结构模型的动力特性与抗震性能,研究结构在大震作用下的薄弱环节与塑性铰的分布特点。研究结果表明:加固前后模型均能满足7度罕遇地震抗倒塌验算,但是,原结构二层位置较为薄弱,容易发生局部破坏,而加固后结构刚度更为均匀,大震下的抗倒塌能力增强。     

轨道交通高架车站结构抗震性能化设计

基于西安轨道交通高架车站结构设计,为了对高架车站结构在不同水准地震作用设防目标的性能状态及损伤状态进行分析;对地震三阶段结构及构件的计算参数及性能水准进行定义,采用有限元软件MIDAS及PKPM、YJK软件进行建模计算,分别对结构进行小震作用下弹性计算,小震作用下弹性时程补充计算,设防烈度地震作用下结构验算,罕遇地震作用下结构静力弹塑性验算及动力弹塑性验算。找出高架车站结构在地震作用下全生命周期内的受力状态和损伤情况,其在抗震三水准设防目标下进行的抗震性能化设计基本满足规范限值的要求,对性能水准计算的薄弱结构及构件进行适当加强。结果表明:结构在小震、中震作用下满足规范及性能水准的要求,在大震作用下仅局部转换梁不能满足性能要求;通过计算分析找出结构性能化设计的操作思路和计算方法,为以后类似工程提供借鉴和参考。     

基于MPA考虑土-结构相互作用的RC框架抗震性能的研究

采用ATC-40推荐的土集中参数模型,将土-结构相互作用引入MPA分析中,并考虑重力荷载下的P-Δ效应,研究RC框架的抗震性能。利用SAP2000对一10层RC框架分别进行考虑SSI的MPA分析、Accel和Mode1侧向加载模式的Pushover分析以及非线性动力时程分析,进行不同场地类型下结构抗震性能的评估。多遇地震结果表明:考虑SSI的MPA分析最接近时程分析的结果,顶点位移和层间位移角误差分别在10%和20%以内。罕遇地震结果表明:考虑SSI效应后,常规Pushover分析的误差较大,已不能满足精度要求;而考虑SSI的MPA在一定程度上能评估结构的抗震性能。若结构未倒塌,考虑SSI的MPA能较好地估计塑性铰的分布;若结构倒塌,考虑SSI的MPA得到的梁铰分布与时程分析较一致,然而低估了底层柱铰的塑性变形,但不影响对结构薄弱层的判断。     

铁路客站板壳结构站台雨棚抗震性能分析

随着高速铁路快速发展，车站站台雨棚不仅满足为旅客遮风挡雨的基本服务功能，还要兼顾造型美观的要求。板壳结构雨棚将两者需求同时兼顾，但这种板壳结构的屋面板雨棚结构形式受力复杂，需对其进行抗震性能研究，明确其主要的力学性能。采用有限元软件建立雨棚结构的三维力学模型，并完成了多遇地震和罕遇地震激励下雨棚的动力响应计算，得到了结构关键部位的位移、加速度、应力响应及结构损伤情况。同时，对不同跨度/波长比值的板壳结构雨棚模型进行分析。结果表明：悬挑部分对结构整体的地震效应影响较大，抗震的薄弱环节位于悬挑一侧的边柱柱脚和梁柱节点处；多遇地震作用下，雨棚结构的最大层间弹性位移角满足规范要求；罕遇地震作用下，结构构件仍处于弹性阶段内，设计的结构能够实现预期的抗震设防目标。     

高墩大跨连续刚构铁路桥抗震可靠度分析

考虑结构参数随机性的动力可靠度是桥梁抗震研究中的重要问题.本文基于随机分析的响应面理论和规范反应谱方法,提出一种分析具有随机结构参数桥梁抗震可靠度的方法.通过拟合的多项式函数来近似替代表示结构随机输入与输出变量之间作用关系的功能函数,按照结构的破坏准则及其极限状态方程,进行可靠度分析.运用该方法研究高墩大跨连续刚构桥在地震激励下设计基准期内的动力可靠度,分析时考虑结构参数和场地土的随机性,分别计算连续刚构在多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下的失效概率,得到结构在设计基准期内,"三水准设防标准"条件下的地震可靠度.结果表明,该桥设计满足抗震规范要求.     

地震作用下某斜拉桥抗震性能研究

为探讨地震作用下大跨度斜拉桥的抗震性能,本文以丹佛联络线北江特大桥为研究对象,建立了空间动力计算模型,通过反应谱法和非线性时程分析方法对其抗震性能进行研究。结果表明:索塔各截面配筋可以满足多遇地震及罕遇地震的抗震性能目标,阻尼器在地震荷载作用下作为非线性构件可以起到耗能作用并显著改变结构的地震响应,并给出了本桥推荐阻尼器参数。     

站台有柱雨棚结构抗震性能化设计分析

通过对铁路站台有柱雨棚"Y"形钢筋混凝土结构典型单元的抗震全过程分析,证明其按《建筑抗震设计规范》"两阶段设计"难以满足"三性能水准"的设防目标,调整结构侧向刚度来实现满足抗震性能化设计的"两阶段设计"。既便于结构设计,又能保证结构在中震下的可修复性和罕遇地震作用下的安全性。     

熔断机制在摇摆桥墩连续刚构桥中的应用

研究目的:为了提高连续刚构桥的抗震能力,通过在桥墩墩底横桥向增加一对钢筋混凝土构件(称之为"保险丝"),提出一种具有熔断机制的摇摆桥墩连续刚构桥新型结构体系。研究结论:(1)通过对该结构体系与传统墩底固结结构体系在多遇地震、设计地震和罕遇地震作用下,结构地震需求、桥墩损伤情况的对比,发现该新型结构体系具有良好的抗震性能;(2)通过研究"保险丝"的混凝土破坏和钢筋滞回曲线的情况,说明在强震作用下"保险丝"发生破坏(称之为熔断),其耗能作用和熔断后桥墩摇摆都减少了输入到结构中的地震能量,起到了很好的减震效果,使得桥梁在多遇地震作用下几乎不发生损伤,在设计地震和罕遇地震作用下把损伤程度降到最低、损伤范围减到最小;(3)研究成果对提高强震作用下桥梁的抗震性能具有指导意义。     

连续刚构桥地震反应分析

研究目的：为检验双线连续刚构铁路桥在多遇地震和罕遇地震下的抗震性能，参照《铁路工程抗震设计规范》要求，对连续刚构桥进行自振特性分析、多遇地震下的弹性地震反应分析和罕遇地震下的弹塑性地震反应分析。分析过程也可作为高墩铁路桥地震反应分析的一种方法。研究结论：通过自振特性分析，得到该桥的主要自振周期与振型。弹性地震反应分析包括反应谱分析和弹性时程分析，根据分析结果，采用容许应力法对桥墩截面进行抗弯验算。弹塑性地震反应则首先采用纤维模型进行桥墩截面的弯矩一曲率分析，得到截面弹塑性弯曲能力曲线，将其转化为等效的折线模型，作为桥墩相应位置的等效分布塑性铰弯曲特性，进行弹塑性动力分析，得到桥墩截面的弯矩一曲率滞回曲线，从而判定该桥在罕遇地震作用下的抗震性能。分析结果表明该桥满足规范“小震不坏，大震不倒”的抗震设防要求。     

考虑近断层强震影响的铁路站房结构地震易损性分析

由于铁路选线限制，部分铁路站房修建在高烈度区，且靠近地震断层。为保障铁路站房结构的抗震安全，以某站房结构为研究对象，分析考虑近断层强震影响的站房结构地震易损性。首先，分别采用近断层抗震设计谱和规范抗震设计谱对铁路站房结构进行抗震设计，建立相应的站房结构数值模型，并对模型进行验证；然后，选取24组近断层脉冲型地震动，分析铁路站房的地震响应，并分别定义站房结构中混凝土框架、钢屋架和砌体填充墙的损伤指标；最后，对2种设计谱设计的铁路站房局部及整体地震易损性进行评估。结果表明：在8度罕遇地震作用下，考虑近断层强震影响的站房结构相较于不考虑的，其混凝土框架和砌体填充墙出现毁坏的超越概率分别下降58.26%和19.82%，整体结构出现毁坏的超越概率上下界分别下降17.27%和19.83%；考虑近断层强震影响的抗震设计能够降低站房结构发生损伤的概率，提高其抗震性能；考虑近断层强震影响的站房结构损伤概率由大到小依次为砌体填充墙、混凝土框架、钢屋架。基于此，地震断层附近的铁路站房结构抗震设计应考虑近断层强震的影响，并加强砌体填充墙的抗震构造措施。     

铁路门式墩非线性时程反应分析研究

研究目的:门式墩属于典型的钢筋混凝土桥墩,在罕遇地震作用下,应进行非线性时程反应分析。本文以某铁路门式墩为研究对象,通过人工生成地震波,利用纤维塑性铰单元建立Midas非线性有限元计算模型,计算其在罕遇地震波下的动力响应。研究结论:(1)将纤维塑性铰模型用于门式墩这种墩柱轴力的时变较大的结构进行非线性弹塑性地震响应分析是可行的;(2)算例计算结果表明:按照规范规定配置箍筋的情况下,门式墩潜在塑性铰区域均不同程度进入了塑性工作状态,在7度(0.1g)和8度(0.2g)的水准下,延性比的平均值分别为1.60和3.02,在9度(0.4g)的水准下,需将截面配筋率提高至1%,延性比的平均值为4.51,满足规范要求;(3)非线性时程反应分析时,设计人员除了需要关心延性比的数值是否满足规范要求以外,还应特别注意查看塑性铰区域截面的状态,以确保结构不发生倒塌;(4)鉴于非线性时程反应分析的理论和软件越来越成熟,规范宜明确给出分析所需的各种参数,便于技术人员进行准确的应用;(5)本研究成果可用于铁路桥梁抗震设计。     

基于Midas civil的桥建合一高架车站结构抗震分析

基于Midas civil软件,建立某轨道交通工程高架车站空间模型,分析其在多遇地震、设计地震、罕遇地震作用下的抗震性能。通过计算分析,为该高架车站提供设计依据,也为同类结构的分析方法提供参考。     

罕遇地震作用下高速铁路简支梁桥抗震性能分析

简支梁桥在高速铁路中占到了极高的比例,其抗震性能值得深入研究。结合西部高速铁路中典型的简支梁桥结构形式,建立不同墩高的高速铁路多跨简支梁桥的全桥空间分析模型,在模型中采用纤维单元模拟桥墩,并对固定支座锚固螺栓在罕遇地震作用下可能被剪断的力学特性予以适当的模拟,采用非线性时程方法分析高烈度地震区内该类桥梁在罕遇地震作用下的弹塑性地震响应,讨论该桥的损伤模式。分析结果表明:相比纵桥向地震作用,墩高20 m以内的高速铁路大跨度简支梁桥在横桥向地震作用下的桥墩损伤程度更大;整体看来桥墩具有较好的抗震性能,而合理控制支座锚固螺栓被剪断后主梁所产生的较大位移将成为铁路简支梁桥抗震设计中的重点。     

基于增量动力法的隧道衬砌地震响应及强度参数分析

为了将IDA(Incremental Dynamic Analysis)方法更优化的用于公路隧道衬砌抗震性能分析,选择合理的地震动参数是保证IDA结果可靠的前提。采用增量动力法对隧道衬砌在不同强度地震作用下动力响应进行讨论,并对地震动强度参数进行有效性分析。结果表明:不同地震动参数得到的隧道IDA曲线之间离散性差别较大。通过离散系数法比较可知,以PGA为地震动强度参数得到的IDA曲线离散系数小于以PGV和Sa作为地震动强度参数时的离散系数;通过分位数曲线法比较可知,相对于PGV及Sa表示的分位数曲线,在PGA表示的分位数曲线中,16%分位数和84%分位数曲线相对于50%分位数曲线的偏差较小。因此PGA表示的IDA曲线整体集中度较好,其在隧道IDA分析中更为有效。     

通过预应力筋连接的节段预制拼装式铁路桥墩抗震性能研究

节段预制拼装式桥墩抗震性能与现浇墩有一定差异,以铁路常用桥墩结构为例,连接形式采用预应力筋,通过纤维模型对抗震性能和相关参数进行数值计算和分析.结果表明:(1)采用完全预应力筋连接的铁路拼装墩各项指标满足正常使用和多遇地震要求,可适用于非震区或低震区;(2)在罕遇地震作用下,采用预应力筋混合连接的铁路拼装墩抗裂能力有所...     

城市轨道交通桥梁抗震设计与研究

以城市轨道交通设计实例为主要依据,结合相关规范,根据能量转换原理对轨道交通桥梁抗震设计进行研究。结论为:减小结构体系刚度和加大能量输出是降低结构地震动响应的有效方法。通过控制结构尺寸、设置塑性铰和减隔震支座等方法可以有效降低结构体系刚度;通过设置防震挡块,高阻尼支座等能够加大能量输出。实际震害表明,罕遇地震作用下,抗震计算无法得到结构响应的精确值,结构的内力和变形特征难以把握。根据桥梁破坏机理,通过概念设计才是达到罕遇地震作用下结构抗震性能目标的首选方法。