大跨径超高性能混凝土双肢薄壁高墩的抗震性能分析

采用室内模型和有限元数值模拟相结合的方式,对大跨径超高性能混凝土双肢薄壁高墩的抗震性能进行对比分析,结果表明:超高性能混凝土(UHPC)能够显著提升双肢薄壁高墩的延性变形能力,综合抗震指标是普通钢筋混凝土的4倍左右;在双肢薄壁1/2高度处设置一道系梁,可以明显提升桥墩的抗震特性;增大双肢壁厚可以提高墩身的极限承载力,但却降低了延性变形能力,对抗震性不利;当双肢间距为250 mm时,桥墩的抗震能力最佳。相关研究成果可为超高性能混凝土双肢薄壁高墩在大跨径连续刚构桥的设计与运用提供借鉴。     

粘钢加固重力式桥墩的抗震性能试验研究

制作配筋率0.2%和0.4%、配箍率0.2%的两个模型墩,先完成两模型墩的拟静力破坏试验再对其粘钢加固,并进行加固后模型墩的拟静力破坏试验.详细比较分析加固前后模型墩的破坏形态、承载力、延性与耗能能力、刚度退化等特性,验证粘钢加固能明显提高重力式桥墩抗震性能.     

大跨度连续刚构桥抗震性能分析

双肢薄壁墩和单柱式墩是连续刚构桥的常用桥墩结构形式,为研究桥墩形式对桥梁的影响,以某连续刚构桥为基础,建立空间有限元模型,对比分析双肢薄壁墩和单柱式墩对连续刚构桥动力特性与地震相应的影响,研究预应力对桥梁地震响应和抗震性能验算的影响。结果表明,相同截面情况下,双肢薄壁墩比单柱式墩受力更为合理,预应力对刚构桥地震响应影响不大,但抗震性能验算时必须考虑预应力作用,且双肢墩的内外两肢受力要协调,避免正常使用状况下内外两肢内力相差过大。     

双肢薄壁墩墩身系梁对连续刚构桥抗震性能影响的探讨

以某双肢薄壁墩连续刚构桥梁工程为依托,采用有限元软件Midas/Civil建模,对结构进行了动力特性和地震反应谱计算,分析了桥墩系梁的设置对双肢薄壁墩连续刚构桥梁自振特性和抗震性能的影响。给出合理确定桥墩系梁数量的原则和建议。     

多塔矮塔斜拉桥结构体系的适用性研究

为研究多塔矮塔斜拉桥结构体系的适用性,以常德沅水四桥为工程背景,分别建立半漂浮、塔梁固结和刚构体系空间有限元模型,对结构在静动力工况下的作用效应进行分析比较。计算结果表明:刚构体系结构刚度大,静力及地震作用下荷载效应分布比较均匀,但在整体升温时桥墩和桥塔将出现很大的内力。半漂浮体系和塔梁固结体系在荷载作用下变形大,温度内力相对较小,制动力和地震作用下各墩响应差别明显。沅水四桥采用刚构和塔梁固结组合的结构体系,解决了温度作用下边墩受力过大的问题;固结墩分成紧靠的双肢可减小桥墩的抗推刚度,不增加基础工程量,又达到良好的美学效果,可为今后同类型桥梁设计提供参考。     

海上双肢墩连续刚构桥抗震性能分析

双肢墩是连续刚构桥梁常见的一种桥墩形式。以某海上连续刚构桥工程实例,通过有限元建模计算,对比桥墩取不同尺寸、是否设置系梁等不同情况下的地震响应,对海上双肢墩连续刚构桥桥墩及高桩承台基础在罕遇地震作用下的抗震性能进行分析。结果表明,双肢墩设系梁可以减小桥墩塑性转角、墩梁相对位移,并且基础受力优于增加双肢墩壁厚的情况。     

分幅高墩连续刚构主墩结构行为研究

以一座主跨150 m分幅连续刚构为例,为抵抗高墩、大跨连续刚构桥突出的横桥向风荷载,在墩顶横桥向设置抗风横梁,将分幅刚构迎风面与背风面桥墩连接起来共同受力,改变了传统的仅由迎风面桥墩单独抵抗横向风的状态,结果表明墩底内力大大减小,同时墩身稳定性也得到一定提高。对于既定上部结构,通过改变墩身形式,探讨了其对上下部结构、施工工序、工程造价等影响,在单、双肢墩都适应的前提下,应结合受力、稳定、施工等因素综合考虑采用双肢薄壁墩或单肢薄壁墩。     

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.     

双薄壁-独墩组合型桥墩合理构造形式研究

针对上部为双薄壁墩下部为变截面独墩的组合型桥墩构造形式,结合贵州天桥特大桥工程实例,利用有限元ANSYS结构分析软件根据3种荷载工况组合,分析了双薄壁墩与独墩不同构造比例下对桥墩整体稳定性的影响。从桥墩稳定性分析,结果表明:双薄壁墩和变截面独墩墩高比例在0.5～1.0范围内较优。     

柔性横系梁钢管混凝土双柱墩抗震性能分析

基于Pushover分析方法与滞回分析,探索柔性横系梁对钢管混凝土双柱式桥墩抗震性能的影响,采用非线性纤维梁柱单元,建立单柱墩、柔性横系梁双柱墩和刚性横系梁双柱墩模型,并进行计算对比分析,研究横系梁刚度的变化对墩顶位移能力、位移延性系数及滞回性能的影响。结果显示,随横系梁刚度增大,墩顶的位移延性能力减小,位移延性系数增大,桥墩水平承载能力提高,同时滞回耗能性能提高。     

双薄壁墩间距对连续刚构桥地震响应的影响

为了研究桥墩布置形式对连续刚构桥地震响应的影响,以某弯连续刚构桥为例,采用通用有限元程序分析了5种不同的双薄壁墩间距对桥梁结构自振频率的影响,选取桥位场地人工合成地震波,对其进行了弹性地震响应分析。分析结果表明:当双薄壁墩间距在主跨径的1/20～1/25之间变化时,结构基频变化不超过5%,在地震作用下,主梁的弯矩、墩底弯矩及主梁位移最大变化不会超过12%,说明薄壁墩间距对结构自振频率及地震响应的影响不大,在初步设计阶段或进行弹性地震响应分析时,如果双薄壁间距在以上范围内变化,可以不考虑它对结构动力性能的影响。     

桥墩形式对不对称连续刚构桥地震响应的影响

以云南省迪庆州维西县中路大桥为工程背景,研究不同的桥墩形式对不对称连续刚构桥动力特性的影响,用有限元软件Midas/Civil分别建立了桥梁上部结构不变,桥墩形式分别为双肢薄壁墩、单柱墩、V型墩的三个模型,分析其自振特性及地震响应情况,并对比分析其关键截面内力和位移情况。研究表明桥墩形式对自振周期影响较小,双肢薄壁墩下的桥梁结构在地震作用下的受力及位移最为合理。     

车辆撞击下UHPC连接预制拼装桥墩动力响应及耐撞性能优化

以UHPC连接预制拼装高架桥墩为研究对象,基于LS DYNA软件对车辆撞击桥墩进行非线性有限元分析.通过UHPC试块轴压试验与落锤试验得到CSCM本构模型;并分析了不同撞击速度下预制拼装桥墩与整体现浇桥墩撞击力、变形发展规律及内力响应的异同;最后通过改变接缝钢筋直径,接缝处摩擦系数及下接缝处UHPC高度等关键参数进一步对预制拼装桥墩耐撞性能进行优化.结果 表明:撞击后预制拼装桥墩的振动周期明显比整体现浇桥墩要短;拼装柱裂缝发展由墩底杯口上端向撞击背面延伸,整体柱则是从墩底延伸;两个桥墩的墩底易出现剪切破坏,被撞击处易发生弯曲破坏,其中拼装柱墩顶可能还会发生弯曲破坏,整浇柱墩顶易出现剪切破坏,拼装柱和整体柱抗撞性能差异不大;此外提高UHPC高度,相较于接缝钢筋直径和接缝处摩擦系数,对拼装柱耐撞性能提升最为明显,桥墩损伤破坏和动力响应也明显下降,可有效提升该桥墩的耐撞性能.     

等截面薄壁空心墩宽厚比限值研究

基于中心压杆具有相同稳定系数的条件,推导了考虑自重作用和杆顶集中力共同作用下的中心压杆临界荷载计算公式。视薄壁空心墩为薄板构成的构件,根据薄壁空心墩优先发生整体失稳破坏的破坏形式,以桥墩整体稳定应力小于壁板临界应力作为控制条件,推导了桥墩受压壁板应满足的临界宽厚比(临界厚度)计算公式,采用有限元模型进行验证。算例结果表明:采用推导出的公式可计算出已知板宽下的极限厚度,计算精度能够满足工程要求。     

多跨矮塔斜拉桥超高墩合理形式比选

为研究多跨矮塔斜拉桥超高墩合理形式,以多跨矮塔斜拉桥超高墩为对象,综合对比分析超高墩结构布置形式和受力特点,按截面特性相似的原则提出双薄壁墩、单薄壁墩、组合式墩、叠合式墩四种适用于依托工程的超高墩形式。采用全桥有限元和理论方法,分析不同工况下主梁和桥墩关键截面的内力和墩顶位移、施工和成桥运营阶段的稳定性、E1地震作用下的动力及抗震性能。结果表明：四种方案均满足施工阶段和成桥运营阶段下的稳定性要求,双薄壁墩前三阶均为纵向失稳且稳定安全系数变化较小;在E1地震荷载作用下,双薄壁墩内力响应最小,但位移响应较大,单薄壁墩和叠合式墩与之相反,组合式墩则较均衡。考虑结构整体受力性能,建议多跨矮塔斜拉桥超高墩桥梁选用双薄壁墩或组合式墩。     

连续梁桥柔性墩墩顶制动力分配分析

利用连续梁桥墩台和支座的集成抗推刚度,计算各墩项制动力的大小;并利用Midas有限元软件建立计算模型,验证该水平力分配方法的实用性.     

带钢管剪力键的装配式混凝土桥墩抗震性能

为研究不同连接方式装配式混凝土桥墩的抗震性能,进行了2根装配式混凝土桥墩（连接构造分别为钢管剪力键和灌浆套筒）和1根现浇整体式混凝土桥墩的拟静力试验,分析对比试件的滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度退化和耗能能力,采用ABAQUS通用程序建立有限元模型,并开展了有限元参数分析. 研究结果表明:3类桥墩试件水平荷载-位移滞回曲线较饱满,具有良好的抗震性能,均为整体压弯破坏,无明显的强度退化,累积耗能能力相近;在不同轴压比、长细比、混凝土强度和钢筋强度条件下,带钢管剪力键的装配式混凝土桥墩的水平峰值荷载和位移延性系数均优于传统灌浆套筒连接的装配式桥墩,提高幅值分别为4%～32%和8%～36%;轴压比、长细比、钢管剪力键嵌入深度和钢管直径是影响钢管剪力键连接的装配式混凝土桥墩抗震性能的重要参数.      

运宝黄河大桥主桥桥墩优化设计探讨

运宝黄河大桥主桥跨径采用110 m+200 m×2+110 m钢腹板矮塔斜拉桥,塔梁墩固结体系,上部结构采用波形钢腹板以减轻自重,桥墩纵向采用双薄壁实心墩,在地震力作用下,利用双薄壁墩纵向刚度小的优点,使得地震效应减小。针对运宝黄河大跨设计中采用的桥墩型式进行受力分析,以确定桥墩型式变化对桥梁总体结构的影响。     

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.      

矩形混凝土空心墩延性抗震性能试验研究

为深入认识混凝土空心墩地震损伤机理并评估其延性能力,对不同剪跨比、纵筋率及配箍率的方形和矩形空心墩试件开展拟静力加载试验. 观测各墩裂缝分布和损伤情况,分析桥墩的滞回性能、曲率及位移延性,并结合文献试验数据探讨既有塑性铰公式对空心墩顶部位移能力计算的适用性. 研究结果表明:各空心墩试件呈弯曲破坏特征,延性系数均在5.0以上,抗震性能良好;相同剪跨比下空心墩抗剪性能弱于相同外尺寸实心墩;增加纵向率能够适当提升空心墩侧向承载力和极限位移;在低轴压比下,纵筋率和箍筋用量对空心墩位移延性系数的影响规律不明显;空心墩塑性铰长度随剪跨比、纵筋强度或直径、轴压比的增加而提高,随混凝土强度的增加而降低,而配箍率的影响不显著;Mander、孙治国和JRA塑性铰模型预测值与试验值误差不超过5%,其中Mander公式计算效果最佳,可用于评估空心墩等效塑性铰长度;规范中较多采用的Paulay-Priestley模型高估了空心墩塑性铰长度,会使得桥墩抗震设计偏于不安全.