铁路高墩大跨度连续刚构桥抗震设计分析

为保证在罕遇地震下桥梁结构满足规范要求,以主跨120m的高墩大跨连续刚构桥——云南万拉木特大桥为例,运用MIDAS Civil建立连续刚构桥空间有限元模型,对其进行动力特性及罕遇地震作用下的非线性时程分析,并优化延性抗震设计。分析结果表明:桥梁振型以梁墩的横向振动为主,第1阶横向侧弯的自振周期为1.697s,全桥最大振幅出现在桥墩墩顶位置。在罕遇地震(50年超越概率为2%)作用下,中跨墩顶、底受力较大,均已进入屈服,但其弯矩均小于钢筋极限弯矩,桥梁满足"大震不倒"抗震性能目标。对塑性铰区进行优化,将墩底以上3m空心与实体分界位置处截面外层部分主筋弯折,形成最不利塑性铰区域;加强墩顶、底塑性铰区域横向约束钢筋布置,提高墩柱延性。     

高烈度地震区双肢薄壁高墩刚构桥合理抗震体系研究

现有研究对高墩连续刚构桥的塑性发展进行了探讨,但均局限于在已有设计方案的基础上进行研究,对于高墩连续刚构桥的合理抗震体系未有进一步论述。本文以高烈度区的一座高墩双肢薄壁刚构桥为例,对比分析了系梁数量及系梁截面对桥梁地震响应的影响规律,总结了高墩双肢薄壁刚构桥在高烈度地震区面临的三大问题,并进一步对不同的抗震体系进行了分析,最终提出了极限承载力最强的"延性+减震"抗震体系。     

高墩大跨连续刚构桥抗震设计参数优化

对影响高墩大跨连续刚构桥抗震能力的设计参数进行了分析,对白沙河特大桥不同墩厚模型进行了设计地震下的反应谱分析和时程分析,根据不同墩厚情况下的墩底应力变化趋势图得出了该桥的合理墩身厚度。对采用此优化厚度的结构进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程反应分析,结果表明:该桥具有良好的抗震性能。建议在设计高墩大跨连续刚构桥时对墩厚进行优化。     

高墩大跨连续刚构桥地震响应分析

高墩桥梁与传统的中低墩桥梁在地震响应上具有较大的区别,我国现行的桥梁抗震规范对此没有明确的规定。为研究高墩桥梁的地震响应特点,以某高墩大跨连续刚构桥为研究对象,采用Midas/civil 2015建立有限元动力分析模型,进行非线性时程分析。结果表明,高墩桥梁的墩顶和墩底不仅会出现塑性铰,在墩身某处也会出现塑性铰;桥墩控制截面的变形和位移不再建立对应的关系。     

多点激励下高墩大跨刚构桥抗震性能研究

在简要介绍高墩大跨连续刚构桥结构特点的基础上,从地震动参数、大跨结构的跨度及跨数、高墩结构的墩高、相邻墩高差等方面对比分析了高墩大跨连续刚构桥在一致激励和多点激励作用下的地震反应,总结回顾了高墩大跨刚构桥抗震性能的研究进展,并对高墩大跨刚构桥抗震性能分析的有关问题提出了展望和建议。     

横系梁对超高墩大跨连续刚构双幅桥抗震性能的影响分析

为研究横系梁对超高墩大跨连续刚构双幅桥抗震性能的影响,以云南山区某超高墩大跨连续刚构双幅桥为例,考虑桩土相互作用,采用MIDAS Civil软件建立桥梁结构模型,改变横系梁的位置、截面尺寸及数量,计算桥梁结构的地震响应并进行对比分析。结果表明:增设横系梁可以较好地改善超高墩大跨连续刚构双幅桥的横向抗震性能;在整体墩与双肢薄壁墩分界处设置横系梁对提高结构抗震性能效果最佳,其中横系梁同桥墩刚度比在0.40~0.67内,对改善结构抗震性能最有利;根据桥墩的高度适当增加横系梁数量对结构抗震有利,在该桥双肢薄壁墩顶部和整体墩与双肢薄壁墩分界处设置2道横系梁效果较好。     

地震作用下高墩桥梁横向碰撞效应研究

为提升高墩大跨连续刚构桥的防震减灾能力,对其合理的减震措施进行研究。以我国西部山区强地震带一座高墩大跨桥梁为例,利用SAP2000Nonlinear有限元程序建立桥梁结构空间非线性计算模型,分析其横向地震响应规律及其碰撞效应。分析结果表明:对于高墩大跨连续刚构桥,在过渡墩墩顶设置弹性挡块时,很难实现对过渡墩与刚构墩地震响应的有效控制,且碰撞产生的撞击力极易使弹性挡块破坏,从而失去限位功能;在过渡墩墩顶设置弹塑性挡块,并选取适当的挡块屈服强度,可有效地控制过渡墩、刚构墩地震响应以及上部结构位移。     

高墩大跨混凝土连续刚构桥梁抗震性数值分析

针对高墩大跨连续刚构桥在地震动作用下易出现更大振动,容易对桥梁固定墩结构造成严重破坏的问题。通过建立有限元模型来模拟不同阶态下的连续刚构桥振动特性,获得不同墩高以及不同地震波下高墩大跨混凝土刚构桥的抗震特性。研究结果表明:高墩高连续刚构桥主梁部分表现出横弯和竖弯振型,竖向最容易产生失稳现象;在EI Centro记录工况下,桥梁墩顶处产生的位移量明显小于边跨处位移,墩底截面积混凝土结构并未出现显著的压缩破坏,整个墩底截面处于弹性工作阶段;卧龙地震动下的截面钢纤维拉应变均超过了材料屈服应力下的应变量,截面钢筋已经完全进入了塑性变形阶段。     

薄壁高墩大跨连续刚构桥墩抗震性能的分析

建立一座5跨薄壁高墩连续刚构桥的空间抗震有限元模型,考虑群桩效应和桩-土效应,运用时程分析法计算了一致激励及行波效应下高墩的地震响应。结果表明,纵向线刚度大的墩将分担较大的纵向内力,质量大的墩将分担较大的横向内力,行波效应比一致激励下的地震内力大,桩-土效应使高墩变截面处的地震内力增大。     

连续刚构桥单双薄壁墩地震响应的对比分析

单双薄壁墩是连续刚构桥桥墩常见的两种形式,论文对比研究了它们对高墩大跨弯连续刚构桥动力及地震响应的影响规律。以某座桥梁工程为背景,建立了空间有限元分析模型,分析了墩底固结和桩土共同作用两种工况下连续刚构桥的自振特性,在此基础上,利用线弹性的时程分析法,对两种桥墩形式下结构的地震响应进行了对比分析。结果表明,相同条件下采用双薄壁墩可以有效地减小主梁的弯矩响应和位移响应,降低墩底应力,所有这些都是以增大双薄壁墩底轴力为代价的。其研究成果可供桥梁初步设计及弹性抗震设计参考。     

T型刚构桥桥墩型式选择

以拟建大跨高墩T型刚构桥为例,从高墩截面形式对上部结构影响,高墩抗扭刚度及施工阶段及成桥状态下全桥稳定性等方面对比了单薄壁墩和双薄壁墩的优劣,希望能对今后山区高墩桥梁设计提供一些借鉴。     

钢管混凝土桥墩的抗震性能研究

现有连续刚构桥的桥墩多采用钢筋混凝土结构,根据以往的设计经验,当墩高≥120m,主跨≥200m,地震烈度≥7度时,桥墩设计截面巨大,结构抗震设计困难。本文对比了钢管混凝土桥墩和钢筋混凝土桥墩在E1、E2地震荷载作用下的控制截面内力、结构稳定性和动力特性,得出钢管混凝土桥墩在地震作用下,截面内力较小,且结构动力特性、稳定性均能满足规范要求,更适合在地形地质条件复杂、地震烈度高的山区大跨超高墩连续刚构桥设计中采用。     

大跨径波形钢腹板连续刚构桥拉索支座抗震效应分析

本文基于波形钢腹板连续刚构桥工程实例,对交界墩处分别设置拉索减震支座和普通盆式抗震支座的波形钢腹板连续刚构桥在地震作用下的桥墩内力进行了有限元对比分析,并对不同支座水平刚度下交界墩和主墩的内力、刚度变化情况进行了对比分析。分析结果表明采用拉索支座能够调整连续刚构桥主墩和交界墩在地震作用下的响应内力分配。研究结果对高地震烈度区大跨径波形钢腹板连续刚构桥的设计具有一定的理论和指导意义。     

高墩大跨曲线连续刚构桥的概念设计

为研究高墩大跨连续刚构桥的概念设计,基于实际设计项目,综合考虑桥梁的高墩、大跨、曲线桥特点和桥位处的强地震、高风速、严寒区等自然环境因素,从选线、桥型、景观、跨径、尺寸、刚度、稳定、抗震、施工、造价、材料和结构验算等角度出发,分析总结了高墩大跨连续刚构桥的设计思路及注意事项,从而为同类桥梁设计提供参考方法。     

城市高架桥抗震支撑体系优化设计与经济性分析

为了优选城市高架桥抗震支撑体系,促进减、隔震技术的合理应用,以嘉闵高架桥为依托,针对系列标准跨桥梁,考虑不同墩高和截面尺寸,分别选用延性抗震体系与减、隔震体系,分析其地震响应规律,并通过合理匹配地震需求与结构能力,对基础等主要构件的设计参数进行了优化分析,在此基础上,进一步分析了2种抗震体系的经济性。研究结果表明:延性抗震体系适用于高墩区,合理选择墩柱截面尺寸可以显著优化结构体系,并有效降低其总体造价;减、隔震体系更适用于矮墩区,尽管其价格远高于普通盆式支座,但采用减、隔震体系后基础部分的造价可节约,进而在总体上获得较好的经济性。     

双薄壁墩连续刚构桥地震反应影响参数分析

为探讨双薄壁墩几何参数对矮墩连续刚构桥地震反应的影响,以某(60+100+60)m连续刚构桥(墩高15m)为依托,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,采用反应谱法及非线性时程反应法,分析双薄壁墩壁厚和双肢中心距对该桥动力特性和地震反应的影响规律。结果表明:双薄壁墩的壁厚和双肢中心距对连续刚构桥的各阶振型基本没有影响;桥梁1~5阶自振频率随壁厚的增加逐渐增大,2~5阶自振频率随双肢中心距的增加逐渐增大;随着壁厚增大,桥墩控制截面内力显著增大,双肢中心距对桥墩内力影响较小;墩顶、墩底截面的塑性转角和墩顶纵向位移随壁厚的增加明显减小,双肢中心距对截面塑性转角和墩顶纵向位移的影响很小。     

高墩大跨径连续刚构桥双肢墩系梁设置道数与地震响应关系分析

为了研究系梁设置道数对大跨双肢薄壁高墩连续刚构桥自振特性及地震响应的影响,文中以清水江大桥为背景,利用MIDAS/Civil程序,建立了空间有限元仿真分析模型,分析了系梁的道数对结构自振特性的影响,通过反应谱法讨论了在不同系梁道数下桥梁结构的地震响应规律。     

大跨连续刚构桥高墩有效计算长度研究

为研究大跨连续刚构桥的双肢薄壁高墩有效计算长度,以某三跨预应力混凝土连续刚构桥为工程背景,利用ANSYS建立其初始空间三维有限元模型,通过结构整体稳定分析得到构件临界荷载,再由欧拉公式反推桥墩有效计算长度。根据全桥失稳模态分析结果提出了双肢墩有效计算长度简化模型,据此对悬臂施工大跨度连续刚构桥的高墩有效计算长度进行了系统性研究。结果表明,施工和成桥阶段的高墩横桥向有效计算长度系数均可取值2.0;高墩纵桥向有效长度系数可根据本文提出的建议值查表插值取用。     

近场地震作用下大跨高墩连续刚构桥易损性分析

近场地震作用对于大跨高墩连续刚构桥的破坏性更强。该文以某新建大跨高墩连续刚构桥为依托,考虑近场地震动下桥梁的地震需求概率,运用OpenSees对该连续刚构桥进行时程分析,通过云图法获得桥梁结构在近场地震下的响应,基于结构的曲率需求概率模型对桥梁进行易损性分析。结果表明：大跨高墩连续刚构桥在PGA较低时结构曲率需求概率响应集中,在较大PGA作用下结构的曲率需求概率降低。在近场的罕遇与特罕遇地震作用下,桥墩出现严重损伤和完全破坏的概率几乎为零,桥梁结构在设防场地下能达到中震可修、大震不倒的要求。     

薄壁高墩大跨连续刚构在温度作用下的稳定问题

目前,随着我国的科学技术以及交通运输的高速发展,连续刚构桥得到了广泛的应用和发展,并向大跨、轻柔方向发展,导致结构温度问题、温度问题、抗震问题日益突出。研究高墩大跨连续刚构桥的力学性能仍然是必要的,本文着重研究了薄壁高墩大跨连续刚构在温度效用下的稳定问题,研究结果表明温度效益对稳定的影响比较小,分析了温度效益在薄壁高墩中产生的应力,结果显示在墩顶的墩梁连接处和墩底固结处产生较大的温度应力。