大跨度高墩连续梁桥空间地震反应分析

本文建立了梁，墩空间耦联体力学模型，计算分析了大跨度高墩连续梁桥的横向地地震反应；探讨了该桥在地震作用下的相位差效应，以及桥梁横向刚度对其地震响应的影响。研究结果表明，地震波的相位差效应对于大跨度高墩桥是不利的；梁的横向刚度对该桥的横向地震反应影响不大。     

近场多脉冲地震作用下高墩桥梁地震响应分析

为了研究近断层地震的多脉冲效应对不规则高墩大跨桥梁非线性地震响应的影响,首先,采用眼观识别的方法选取了典型的多脉冲、单脉冲和非脉冲3组地震动;然后,采用小波变换识别方法和能量识别方法对其脉冲性进行识别,研究了脉冲地震动识别方法对多脉冲地震动的适用性;最后,以某大跨度高墩桥梁为例,基于OpenSees建立了其非线性有限元模型,对其进行了非线性地震响应分析,对比研究了近断层多脉冲地震动及单脉冲地震动对不规则高墩桥梁非线性地震响应的影响. 研究结果表明:现有的近断层脉冲识别方法只适用于速度时程中只含有一个主脉冲的地震动,对于多脉冲地震动,其失效的可能性非常大;近断层脉冲地震动对不规则高墩桥梁具有更强的破坏性,特别是在多脉冲地震作用下,1号、2号两个高墩的墩顶位移需求分别增加了118.9%和109.6%,墩底弯矩和墩底曲率也有明显的增大;近场多脉冲地震作用下主梁的碰撞次数增大了3～5倍,碰撞力也会增大2～3倍,主梁更容易发生严重的碰撞破坏,在抗震设计时应采取适当防撞措施.      

变截面连续梁桥抗震性能评估

为了探讨变截面连续梁桥的抗震性能,以上海地区张泾河大桥为背景工程,采用SAP2000建立了桥梁结构的三维空间动力分析模型,分别输入E1和E2两个水准人工地震波各7条进行时程响应分析,然后基于能力/需求比对桥梁结构的抗震性能进行了评估,结果显示关键构件在两水准地震下的均满足抗震安全要求,其中,在E1地震下的抗震能力富余量普遍较大,而在E2地震下较低,尤其是2#固定墩,说明固定墩是连续梁桥的抗震薄弱环节。     

地震激励下大跨度连续刚构桥与轨道受力特性

为研究大跨度连续刚构桥与轨道系统地震响应规律,建立考虑轨道约束的大跨度连续刚构桥与轨道系统一体化仿真模型。以某3-32 m简支梁桥+(72+128+72)m连续刚构桥+3-32 m简支梁桥为例,分析轨道约束对桥梁-轨道系统抗震能力的影响,研究地震波水平输入角度参数对地震响应影响,探讨竖向地震波作用下系统纵向受力和变形规律。研究表明:纵向地震响应下钢轨承受较大应力,呈"双菱形"分布,竖向激励对钢轨地震力和下部结构受力影响较小;随着地震波水平输入角增大,钢轨纵向应力减小,墩顶水平力、墩底剪力、墩顶水平位移均表现为顺桥向减小而横桥向增大;钢轨能增强桥梁整体性,对抗震性能提升有利;轨道结构能减小简支梁桥墩顶水平位移及墩底剪力,对连续刚构桥影响不大。     

强震下大跨度连续梁桥损伤分析

连续梁桥结构常因地震发生损伤甚至倒塌而失去交通作用,研究强震下大跨度连续梁桥的损伤破坏机制对提高桥梁抗倒塌性能具有重要意义.基于有限元软件ANSYS/LS-DYNA,考虑桥墩材料非线性、损伤过程大变形非线性以及梁端非线性碰撞,建立大跨度连续梁桥在强震作用下的损伤三维数值模型,进行非线性分析,直观模拟大跨度连续梁桥在强震作用下的损伤破坏过程,从连续梁桥的应变与位移响应、桥墩损伤和梁-台间碰撞作用等方面分析了大跨度连续梁桥的地震损伤情况.研究结果表明：单向地震动输入与双向地震动输入作用下破坏模式基本一致,破坏模式由桥梁结构本身决定,地震动输入方式影响较小;大跨度连续梁桥的地震损伤是逐渐发展的过程,桥墩混凝土损伤因子不断累积达到0.99,固定墩底部发生受弯塑性破坏,桥梁发生损伤破坏.     

多跨长联连续梁桥地震响应与速度锁定装置减震分析

在多跨长联连续梁桥的抗震设计中,固定墩在强震作用下需要承担上部梁体绝大部分的惯性力,固定墩需要较大的设计截面及较多的配筋,而活动墩的强度未能得到有效的利用。针对这一情况,文章结合渑垣高速黄河特大桥,通过对比设置不同固定墩情况下的结构地震响应,确定合理抗震结构体系。采用结构有限元分析软件Midas Civil建立主桥有限元模型,对比应用速度锁定装置前后结构的地震响应。分析结果表明,速度锁定装置可使活动墩参与顺桥向地震荷载分配,有效降低了固定墩的地震响应,使得主墩受力更加均匀,明显提高了结构整体抗震能力。     

大跨度连续梁桥地震反应分析

大跨度连续梁桥一般只设置一个固定墩，在地震荷载作用下，纵桥向的地震荷载的绝大部分由固定墩来承受。通过对一座实际大跨度连续桥梁的地震反应分析，讨论了不同支座类型对其结构动力特性及地震反应的影响。     

行波效应下连续粱桥随结构参数的响应分析

利用桥梁专用分析软件MIDAS/Civil建立大跨度连续梁桥多点激励数值模拟模型,采用国际上常用的Elcentro波作为加速度时程输入,在考虑行波效应和桩-土-结构相互作用的情况下,利用时程分析法求得结构在主跨跨径、固定墩纵向抗推刚度和边中跨比等结构参数下的响应峰值。通过数值分析比较,表明增大主跨跨径对结构抗震不利,减小固定墩纵向抗推刚度对结构抗震有利,边中跨比对结构抗震利弊兼半。综合分析各种结构参数,主跨跨径对结构抗震最为敏感。     

行波效应下连续梁桥随结构参数的响应分析

利用桥梁专用分析软件MIDAS/Civil建立大跨度连续梁桥多点激励数值模拟模型,采用国际上常用的Elcentro波作为加速度时程输入,在考虑行波效应和桩-土-结构相互作用的情况下,利用时程分析法求得结构在主跨跨径、固定墩纵向抗推刚度和边中跨比等结构参数下的响应峰值。通过数值分析比较,表明增大主跨跨径对结构抗震不利,减小固定墩纵向抗推刚度对结构抗震有利,边中跨比对结构抗震利弊兼半。综合分析各种结构参数,主跨跨径对结构抗震最为敏感。     

脉冲型地震动对CFST拱桥抗震性能的影响分析

为了研究脉冲型地震作用下钢管混凝土拱桥的抗震性能,以一座钢管混凝土拱桥的实际工程为例,采用时程分析方法系统分析了其在非脉冲和脉冲型地震作用下的抗震性能. 首先,基于PEER地震衰减模型并采用谱兼容的方法选取了符合不同场地条件且具有不同脉冲周期的天然地震记录;其次,在综合考虑有无脉冲、脉冲周期以及地震动多维性的基础上,对钢管混凝土拱桥的抗震性能进行了对比分析. 研究结果表明:脉冲型地震动会对结构响应产生较为明显的影响,脉冲效应对结构响应的放大作用在0.96～19.88倍之间,桥梁修建处的场地条件越好放大作用越明显;脉冲周期的不同也会对结构响应产生不可忽略的影响,结构响应的改变率在10～133%之间,脉冲周期越小脉冲效应对结构响应的放大作用就越明显;与非脉冲型地震动相比,地震动多维性对脉冲型地震作用下的结构响应影响较小,但随着脉冲周期的减小,地震动多维性对结构响应的影响变大. 因此,在对断层附近的钢管混凝土拱桥进行抗震设计时不但要考虑有无脉冲的影响,还需要考虑脉冲周期、地震动多维性以及桥梁修建处场地条件的影响,以免错误地估计结构响应.      

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%。      

大跨长联预应力混凝土连续梁桥地震响应

大跨长联预应力混凝土连续梁桥一般只设一个固定支座,由于桥跨较长,因此固定墩承担的纵向地震响应也就相当大。采用反应谱法,讨论了不同支座约束类型对连续梁桥固定墩和固定支座地震响应的影响;计算结果表明,不同的支座约束类型对连续梁桥地震响应影响较大;同时还分析了桩-土相互作用对连续梁桥动力特性及地震响应的影响。     

椒江特大桥长联连续梁地震响应分析

杭绍台铁路椒江特大桥为四线高速铁路,位于低烈度地震区,根据该桥的重要程度以及地震破坏后桥梁结构修复的难易程度确定抗震性能目标。分别采用反应谱法、规范法、非线性时程法分析多遇地震、设计地震、罕遇地震作用下的桥梁结构地震响应。分析表明在多遇地震作用下桥梁结构处于弹性工作阶段,地震后不损坏;在设计地震作用下桥梁支座符合规范要求;在罕遇地震作用下桥梁结构处于弹塑性工作阶段,墩底塑性铰进入开裂状态,但不会出现整体倒塌。验证了低烈度地震区长联连续梁不采取减隔震措施可以符合抗震性能目标,给出了类似工程抗震性能设计的建议。     

行波效应对长跨连续刚构桥地震响应的影响

为了研究行波效应对于桥梁地震响应的影响,以一座实际工程高桩大跨度连续刚构桥(70+7×105+70)m为例,通过Midas/civil软件建立有限元模型,运用相对运动法对其进行地震动时程分析。考虑了2种地震波和3种视波速的不同组合,对比分析了行波效应对桥梁地震响应的弯矩和剪力。计算分析表明,对于不同的地震波输入,其对弯矩和剪力的影响有较大的差别。行波效应对于桥梁不同位置地震响应内力值影响的程度和变化趋势不同,但总体是随着视波速的增大,行波效应对内力的影响程度减小,墩底弯矩在视波速为500 m/s时减小-17.11%;800 m/s时减小-11.22%;1 000 m/s时减小-8.83%。且这种变化的规律在桥梁顺桥向空间上有一定的规律性。     

双柱式桥墩刚度对桥梁地震响应分析

为研究桥墩刚度对高墩桥梁抗震性能的影响,以带溪高架桥为研究背景,利用midas-civil选波工具选取合适地震波,建立了一致激励地震作用下的连续梁桥,并考虑P-Δ效应和非线性的影响,分析桥墩高度、桥墩截面尺寸及形式对桥梁抗震影响。通过改变墩径（墩径由1.2 m变化至2.4 m）抗震分析表明双柱墩直径对墩顶位移影响效果并不明显,墩径过大会导致桥墩内力较大;对不同墩高（墩高由20 m变化至50 m）地震响应分析表明墩高对墩顶位移起到控制作用,但墩高变化对桥墩所受轴力影响不大;由于P-Δ效应和约束影响,全桥为中间高墩、两边矮墩时具有较小的地震响应;在墩高为30 m情况下,相对于薄壁墩和实体墩,双柱式墩具有较好的抗震性能。     

铁路大跨长联连续梁桥地震反应特征分析

为研究铁路大跨长联连续梁桥的地震反应特性,选取一座布置跨径为(50+8×100+50) m的铁路连续梁桥为工程背景,采用Midas Civil软件建立动力分析模型,开展罕遇地震下的非线性时程分析,以墩底内力、墩梁相对位移和墩顶位移作为分析指标,揭示该类桥梁的地震反应特征.研究结果表明传统抗震体系铁路大跨长联连续梁桥地震反应有以下特征:固定与活动墩间的地震力分配较为极端;上部结构质量大造成固定墩纵向弯曲振动显著,使活动墩墩梁之间存在着较大的相对位移,与全桥采用减隔震支座时墩梁相对位移相当;大跨长联对应长周期及重力式桥墩刚度大周期小的耦合作用决定了铁路大跨长联连续梁桥独有的地震反应特征.建议铁路大跨长联连续梁桥在减隔震设计中充分考虑位移型阻尼器的使用.     

某城市轨道交通连续梁桥延性抗震设计

城市轨道交通桥梁结构在跨越现状及规划路时一般采用预应力混凝土连续梁型式,作为重点设防类结构,抗震分析是桥梁结构设计中重要且较为控制的一环.以某城市轨道交通(30+50+30)m预应力混凝土连续梁为例,采用Midas/Civil分析软件建立分布式纤维铰有限元模型,进行罕遇地震下弹塑性时程分析.结果显示:除P3号活动墩在地...     

行波激励下不对称连续刚构桥的动力响应

利用有限元分析软件,结合工程实际建立了一座3跨不对称高墩大跨连续刚构桥的空间抗震有限元模型,通过时程分析法分别计算了行波效应及一致激励下桥墩的地震响应。结果显示:小跨径T构的墩将分担较大的纵向内力,大跨径T构的墩将分担较大的横向内力;考虑行波效应后,结构的内力均有不同程度的增大,而结构的位移却呈现减少的趋势,结构的振动周期延长。     

E2地震作用下某连续梁桥抗震性能分析

为了研究强震作用下连续桥的抗震性能,以某(3×25 m)装配式预应力混凝土箱型连续梁桥为工程背景,建立全桥MIDAS CIVIL有限元模型,输入E2水平的3条地震动,通过动态时程分析方法分析了该连续梁桥的抗震性能,并对本桥抗震性能做出评估。研究结果表明:在恒载和E2地震共同作用下,本桥边墩墩底弯矩和中墩墩底弯矩均小于其屈服弯矩,且有一定的安全储备。从强度角度分析,本桥抗震性能良好。     

基于摩擦摆支座的矮墩连续梁桥隔震性能研究

以一座地震高烈度区矮墩连续梁桥为分析对象,结合桥址所在区域的场地条件和地震动参数,采用摩擦摆支座进行减隔震设计。通过Midas Civi软件建立有限元分析模型,采用非线性时程分析法,分析了不同支座约束边界条件下的动力特性和地震响应。结果表明：摩擦摆支座可以延长结构周期,使结构的内力、位移分布更为均匀,具有良好的减隔震性能。