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%。      

塔梁固结斜拉桥抗震性能研究

大跨度塔梁固结斜拉桥的抗震性能通常弱于漂浮体系斜拉桥，由此造成的地震作用下结构受力状态较差，因此为确保塔梁固结斜拉桥在地震响应下的抗震性能，以主跨为150 m的塔梁固结斜拉桥为工程背景，利用midas Civil 2021有限元软件建立塔梁固结斜拉桥全桥的空间动力分析模型，基于控制变量法进行塔梁固结斜拉桥抗震性能分析，分别研究支座屈服刚度、支座底部滑动摩擦系数以及结构阻尼比对斜拉桥固定墩墩底弯矩、桩基础弯矩以及支座最大滑动位移量的影响规律。结果表明，随着支座屈服刚度和支座底部滑动摩擦的增大能够减小支座滑动位移，但是增大了桥墩底部和桩基础的弯矩，而结构阻尼比的增大能提高塔梁固结斜拉桥抗震性能，因此根据分析抗震设计参数组合取屈服刚度15 000 kN/m、摩擦系数0.03以及结构阻尼比0.05,能够提高塔梁固结斜拉桥抗震性能，也为类似工程抗震设计提供借鉴参考。     

关于山区桥梁地震损伤评价

以震区预应力混凝土连续梁桥为例,根据地震时程荷载的工程状况,分析两种支架下墩底弯矩、墩底剪力、桩顶弯矩、桩顶剪力、梁端位移的实际差别,对板式橡胶支座和铅芯橡胶支座的山区桥梁进行损伤评估,得出两种支架减震隔震的实际效果。经研究发现,两种支座在桥墩侧移角、混凝土的压变系数、曲率延性系数以及钢筋的最大拉应变等地震反应方面的作用相近,但是铅芯橡胶支座在控制墩梁的相对残留位置方面作用显著,有利于震后交通的维持。     

横向陡坡地形矮高墩梁桥地震反应参数分析

对比分析某山区双柱墩梁桥在横向陡坡地形和常规地形下的地震反应及不同矮、高墩刚度比情况下的地震响应,结果表明:桥墩横向刚度差异对墩顶位移、桥墩剪力、墩底最大弯矩的影响较大。高墩位移随矮、高墩刚度比的增大逐渐增大,剪力和弯矩逐渐减小;矮墩位移随矮、高墩刚度比的增大逐渐减小,剪力和弯矩逐渐增大;矮、高墩在纵向的位移差随二者刚度比的增大而增大,即矮、高墩的纵向位移趋于不同步,盖梁出现扭转。     

约束体系对大跨度斜拉桥抗震性能的影响研究

文章采用非线性时程分析方法研究了地震作用下弹性约束体系和黏滞阻尼器体系对斜拉桥桥墩内力和塔顶位移的影响。结果表明,弹性约束体系和黏滞阻尼器体系均能有效地降低结构位移,但弹性约束体系墩底剪力和弯矩有所增大,设计时应予以注意。     

限位墩墩顶伸缩缝间距对长联梁桥纵向抗震性能的影响

工程实践表明,限位墩可以大大降低长联梁桥落梁倒塌事故的发生,而限位墩墩顶伸缩缝尺寸对于长联梁桥纵向抗震性能具有较大的影响。为此,以有限元分析为手段,通过非线性分析方法研究伸缩缝间距对纵向地震作用下长联梁桥动力响应的影响。研究表明:随着间距的增加,主梁未出现碰撞或碰撞力呈现出下降的趋势,普通墩最大墩底弯矩没有呈现出特别明显的规律,而限位墩最大墩底弯矩主要受碰撞力的影响,其最大墩底弯矩的变化和墩顶最大碰撞力类似。普通墩墩梁的最大相对位移,最大碰撞力的大小以及最大墩底弯矩随伸缩缝间距的增大基本变化不大。     

整体式斜交桥中桥台钢桩地震响应

采用有限元分析软件SAP2000建立了某整体式斜交桥的三维结构模型，通过离散非线性弹簧单元模拟桥台-台后土以及H型钢桩-桩周土的土-结构相互作用，通过一系列双向地震作用下的非线性时程分析，研究了桩的朝向、桩周土刚度及桩头转动刚度对整体式斜交桥中H型钢桩地震响应的影响规律。研究结果表明:双向地震作用下，H型钢桩的横桥向位移显著大于纵桥向，且受桩朝向的影响更为明显，强、弱轴弯矩均呈正反双向分布，屈服面函数最大值一般位于桩顶，另一峰值则位于桩身2~4 m埋深处；钢桩绕强轴弯曲布置时，桩顶纵桥向位移相比绕弱轴弯曲时降低18.2%，但横桥向位移增大47.7%，桩顶处绕强轴弯矩增加约3.9倍，桩身反向强轴弯矩峰值降低67.0%，桩顶处绕弱轴弯矩基本不变，桩身反向弱轴弯矩峰值增加约1.0倍；随着桩周土刚度的降低，桩顶纵、横桥向位移增大，桩顶屈服面函数值降低，而桩身屈服面函数峰值增加，桩身更不易保持弹性；当桩头采用柔性连接时，桩顶纵、横桥向位移均增大，桩顶屈服面函数值降低，有利于保护桩头，而桩身屈服面函数峰值增加，当桩头转动刚度过低时甚至可能大于桩顶刚度，导致桩身在罕遇地震作用下先进入塑性。      

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。     

非正交水平荷载作用下局部锈蚀RC矩形墩抗震性能研究

针对锈蚀钢筋混凝土(RC)桥墩,采用OpenSees软件结合已有实验数据,建立其有限元数值模型并加以检验,据此通过拟静力加载和动力时程分析,探究不同锈蚀位置和非正交加载角度对其抗震性能的影响,结果发现:锈蚀位置靠近墩底塑性铰区域,抗震性能退化显著;锈蚀位置上移后抗震性能退化迅速减弱;拟静力作用下,随着加载角度趋向强轴,RC桥墩的屈服荷载和最大侧向荷载明显提高,延性增大,滞回耗能能力显著增强.反之,加载角度偏近弱轴,最大侧向荷载和位移延性系数则受锈蚀影响明显,退化加剧;地震动作用下,墩底位置发生锈蚀时,墩顶最大位移角最大,墩底最大剪力和弯矩最小,随锈蚀位置上升,最大位移角减小,抗弯和抗剪强度提升;地震动输入角度由弱轴偏向强轴时,墩顶最大位移角减小,墩底最大剪力和弯矩增大,其中抗弯强度的提升幅度比抗剪强度大.研究结果可对在役锈蚀RC桥墩的抗震性能评估提供理论依据.     

独柱双层高架桥墩柱振动台试验研究Ⅱ:结构地震反应

对独柱双层高架桥墩柱模型进行了模拟地震振动台试验,测试了结构水平向加速度、位移等反应数据,据此计算了墩底和墩身突变截面的地震弯矩,分析了结构损伤发展趋势。结果表明:独柱双层高架桥在水平方向的地震反应主要取决于对应方向前2阶振型贡献;墩柱开裂后,随调幅地震波的次第输入,结构损伤指标随关键自由度最大地震位移增长呈分段线性、梯级上升趋势,并在接近屈服前收敛为常数,此时墩柱截面有效刚度宜根据截面弯矩曲率关系分析确定。     

地震地基液化大变形对桥梁桩基危害性三维数值分析

为研究地震地基液化大变形对桥梁桩基的危害性,建立了含液化层的二层与三层土体系计算模型,考虑桩土共同作用的非线性关系,利用FLAC-3D有限差分软件对液化侧扩地基中的单桩、群桩进行了动力有限差分分析,探讨了地基液化大变形条件下桩基位移与内力变化分布规律。分析结果表明:二层与三层土体中,液化土层和非液化土层交界面处产生的桩身弯矩极值是控制桩身破坏的关键因素,液化土层本身对桩身弯矩的影响很小;桩帽对桩顶的侧移有一定制约作用,但对桩身弯矩极值的影响不显著;群桩中上坡桩与下坡桩的侧向位移与桩身弯矩分布模式相似,但上坡桩发生的侧向位移和桩身弯矩要略大于下坡桩情况。     

公路独柱墩桥梁抗倾覆研究综述

为了促进公路独柱墩桥梁的可持续发展,总结了国内外典型桥梁倾覆事故,并从桥梁倾覆破坏机理、倾覆稳定性影响因素和抗倾覆控制方法3个方面系统梳理了公路独柱墩桥梁在抗倾覆领域的研究现状,强调了超载对桥梁结构安全威胁的严重性、倾覆问题复杂性及紧迫性。研究结果表明:桥梁倾覆事故多由超载车辆偏载行驶诱发,这些独柱墩桥梁存在“强弯弱倾”现象;汽车荷载对桥梁的弯矩、剪力和扭矩效应影响不同,亟须建立一套适用于桥梁抗倾覆分析的重型汽车荷载计算标准;不同桥梁发生倾覆破坏的模式及相应的荷载最不利状态各不相同,明确桥梁不同破坏模式下的倾覆轴力学模型对倾覆最不利状态演化至关重要,尚需在倾覆轴力学模型和倾覆最不利状态领域开展更为深入的研究工作;温度、预应力、收缩徐变和基础变位因素耦合作用下的桥梁倾覆机理仍不清晰;采用反力最不利状态描述桥梁的倾覆极限状态,割裂了倾覆效应与扭矩特性的力学联系;建议以可靠度理论为基础,结合倾覆破坏模式及合理倾覆轴力学模型来完善抗倾覆控制计算方法,进一步降低公路独柱墩桥梁安全运营风险;在保持一定抗倾覆安全冗余度和注重桥梁监控与维护的前提下,加强治超限载管理是防止该类事故发生的根本途径。      

考虑初始缺陷和多种荷载作用的高墩稳定性分析

以连续刚构桥最大悬臂状态作为研究对象,同时考虑了高墩几何初始缺陷和多种荷载作用对其几何非线性稳定的影响。通过建立弹性稳定平衡微分方程和二阶分析两种方法,推导出墩顶偏位和墩底弯矩计算公式,以及把多种荷载作为初始缺陷计入墩顶偏位的近似计算公式,简化了高墩在复杂工况下的墩顶偏位、墩底弯矩和最大承载力的求解过程。计算结果与有限元分析吻合良好。     

考虑SSI的整体式钢桥抗震性能参数分析

利用SAP2000建立了某整体式钢桥的三维有限元模型, 采用非线性弹簧单元和阻尼单元模拟地震作用下桥台-土和桩-土之间的相互作用, 分析了桥梁的模态、非线性时程与相应的参数, 研究了考虑土-结构非线性相互作用的整体式钢桥动力特性和抗震性能, 以及整体式桥台系统的主要设计参数对此类桥梁动力特性和抗震性能的影响。研究结果表明: 压实台后填土、增加桥台高厚比、增加桩周土刚度将使桥梁结构纵向主频增加约6.5%~16.0%, 而H型钢桩的朝向影响仅为1.6%左右; 结构地震响应随着桥台高厚比增加而明显降低, 桥台高厚比为1.44时, 桩顶截面处于塑性阶段, 而高厚比增大到3.15和3.85后, 桩保持弹性状态; 随着台后土密实度的减小, 结构的地震响应明显增大, 增幅大都在40%以上; 桩的朝向由绕强轴弯曲调整为绕弱轴弯曲时, 桩的最大弯矩减小, 但弯曲应力增大, 材料由弹性进入塑性阶段; 随着桩周土刚度增大, 桥梁位移响应明显减小, 桩顶、台顶最大位移及墩底弯矩减小50%左右, 但是桩顶弯矩增大40%以上, 桩的朝向对此几乎无影响; 在满足设计要求及合理范围内, 建议采用高厚比较大与柔性较高的桥台, 并压实台后填土以减小整体桥结构的地震响应, 桥台基础采用H型钢桩时, 建议将其朝向调整为绕强轴弯曲以减小桩、桥台和墩柱的最大弯曲应力与位移。      

上跨软土深基坑干线铁路便桥动力特性研究

以某铁路大型车站改建工程软土深基坑施工为背景,拟定了多个钢格构柱现浇钢筋混凝土梁板连续刚构便桥设计方案,针对便桥结构体系伴随软土深基坑挖土施工而不断发生变化的特点,系统计算分析了软土深基坑挖土过程便桥结构全桥体系的动力特性,得到一些有益的结论,可供上跨深基坑干线铁路便桥设计和基坑挖土施工参考。     

动水压力对连续刚构桥梁地震响应的影响

为了研究地震作用下深水薄壁空心桥墩内外域水体动水压力对连续刚构桥梁动力响应的影响,应用流固耦合有限元理论,考虑重力、纵向预应力和动水压力,建立了庙子坪岷江大桥连续刚构桥梁的计算模型,并采用实测的地震波进行计算.结果表明:动水压力对连续刚构桥梁自振频率和振型的影响不大,前30阶频率降低率最大值约为8％,箱梁各部分横向位移峰值增量在10％～20％之间,主墩内力峰值增量最大值约170％,箱梁内力峰值增量最大值约75％;地震加速度、桥墩入水深度是影响动水压力的重要因素.     

辅助墩位置对索辅梁桥结构效应的影响

以重庆东水门长江大桥为研究对象,采用Midas Civil大型桥梁分析软件进行建模,研究辅助墩位置的变化对新型索辅梁桥成桥状态的主塔、牛腿处下弦杆、主梁的影响。计算结果表明,增加辅助墩后,索辅梁桥的主塔塔底弯矩、塔顶纵向位移、主梁跨中轴力、跨中挠度都有所减小,牛腿处下弦杆的弯矩增大。     

外置可更换耗能装置的节段拼装CFST桥墩抗震性能分析

为顺应桥墩震后使用功能快速修复的新要求,提高预制拼装桥墩在中、高烈度地震区的适用性能,提出了一种外置可更换耗能装置的节段拼装钢管混凝土（CFST）桥墩. 基于ABAQUS有限元分析软件建立了三节段后张预应力预制拼装CFST桥墩分析模型,对外置3种不同控制参数（截面贡献率、耗能钢棒长细比及其布置方式）耗能装置的桥墩模型在往复加载作用下的抗震性能进行了分析. 研究结果表明:外置耗能装置的节段拼装CFST桥墩墩身损伤可控,能够通过更换耗能装置等措施实现震后的快速修复;与未设置耗能装置的桥墩相比,该类桥墩的侧向承载力、初始刚度和耗能能力分别提升了11%~88%、2.86%~6.87%和2.3倍~12.9倍;为保证震后修复的可行性,建议耗能装置的截面贡献率宜低于1.9%;中部接缝处设置的耗能钢棒直径过小将阻碍墩底处耗能钢棒充分发挥耗能作用,耗能装置沿墩高方向布置的折减系数大于0.5;耗能钢棒长细比的改变会影响墩柱的抗侧强度和延性,长细比减小,桥墩耗能能力逐渐提升,但残余位移也逐渐增大,建议耗能钢棒长细比的取值宜大于4.5.      

大跨径连续刚构桥主墩的合理刚度分析

以大跨径刚构桥主墩刚度的作为研究对象，分析主墩刚度计算方法，利用有限单元法，对典型桥梁主墩在不同的设计参数下的内力、位移和稳定荷载系数进行计算分析，归纳出大跨径连续刚构桥主墩类型、主墩截面设计参数（纵桥向宽度）的确定公式，分析在悬臂施工中的不平衡弯矩所需两薄壁墩抗弯刚度的两墩间距和系梁的数设置对桥跨结构内力、位移及稳定性影响，总结出主墩类型及设计参数的规律性。