基于能力需求比法的矮墩大跨度PC连续梁桥延性和减隔震设计评价

针对墩身刚度差异明显的大跨度连续梁桥合理抗震体系选择的问题,以一座跨径布置为(90+150+90)m的矮墩变截面PC连续梁桥为工程背景进行分析.对比分析了在E2地震下采用延性抗震体系和利用摩擦摆支座的减隔震体系下桥梁关键构件的地震响应,然后运用能力需求比法对两种抗震设计下桥梁安全状态进行评价.结果 表明:采用延性抗震体系,制动墩承担较大地震力,桥墩虽保持弹性,但桩基和支座破坏,桥梁处于危险状态;利用摩擦摆减隔震支座进行减隔震设计,各墩地震水平力分担均匀且地震水平力有效减小,墩柱处于弹性状态,桩基和支座完好,桥梁处于安全状态.对于墩身高度矮,墩身刚度差异显著的大跨度PC连续梁桥,设置摩擦摆减隔震支座,可以改善结构抗震性能,满足桥梁在地震作用下的性能目标.     

高烈度地区多跨长联连续梁桥抗震体系研究

为研究高烈度地区多跨长联连续梁桥采用不同抗震体系时的抗震性能,以韩江特大桥主桥[(55+4×90+55)m连续梁桥]为背景,分别采用传统抗震体系、延性抗震体系和减隔震体系进行抗震设计,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型,比较采用不同抗震体系时桥墩在罕遇地震作用下的地震响应。结果表明:在罕遇地震作用下,连续梁桥采用减隔震体系时,摩擦摆支座顺桥向来回滑动,形成稳定、饱满的滞回环,支座耗散地震能量显著;采用延性抗震体系时,固定墩墩底滞回曲线为完整的滞回环,地震能量通过塑性铰的滞回机制进行耗散;采用减隔震体系时,桥墩的顺桥向位移较传统抗震体系大幅降低;采用延性抗震体系时,桥墩的顺桥向位移比传统抗震体系下大;采用减隔震体系或延性抗震体系时,固定墩的内力响应较传统抗震体系下都大幅降低,且采用减隔震体系时减震效果更好。     

雅叶高速康定过境段超高烈度区桥梁抗震设计

为研究超高烈度区中小跨径桥梁抗震设计特点,以康新高速康定过境段互通和主线桥梁设计为工程背景,对非规则桥梁提出了多种抗震设计方案,运用了非线性时程分析法,对比了常规混凝土与钢结构、下部圆柱墩与空心方墩,减隔震设计与延性设计对抗震的影响效果。研究表明：在超高烈度区,采用钢结构梁可以有效减小地震效应；从优化下部墩柱、系梁、盖梁自重等细部构造出发,可得到更卓越的抗震性能；在墩高较高时,减隔震设计方案不一定最合理,设计时需进行减隔震与延性设计方案对比。     

墩高对高烈度区连续梁桥抗震体系的影响

为研究桥墩高度对高烈度区连续梁桥抗震体系的影响，确定不同抗震体系的墩高适用范围，以黄茅海西引桥60 m连续梁桥为工程背景，进行了不同墩高下的约束体系对比分析，并在中间墩墩梁固结体系的基础上进一步分析了过渡墩约束体系对地震响应的影响。结果表明，当墩高较低时，减隔震体系地震响应明显小于墩梁固结体系，减隔震体系优势较大；随着墩高的增加，桥墩刚度减小，桥梁的自振周期增加，墩梁固结体系的地震响应逐渐减小，减隔震体系的优势减小。因此，建议墩高相对较矮时采用减隔震体系，墩高较高时采用墩梁固结体系。由于过渡墩设置减隔震支座可明显减小横向地震作用下结构内力，且不会大幅增加纵向地震响应，因此采用中间墩墩梁固结体系时，仍然可以考虑在过渡墩位置设置摩擦摆减隔震支座进行减隔震设计。     

高地震烈度区大跨长联混凝土连续梁桥协同减隔震体系研究

高地震烈度区大跨长联混凝土连续梁桥上部结构质量大、地震响应高，抗震问题较为突出。介绍了基于协同减隔震技术的速度锁定摩擦摆支座的基本结构组成及摩擦耗能工作原理，并以西安市红光路沣河大桥为工程研究实例，提出制动墩“硬扛”体系、协同抗震体系和协同减隔震体系等3种结构体系，建立相应的地震分析模型对3种体系下的结构动力特性及地震响应进行计算分析对比。结果表明，相比其他体系，基于速度锁定摩擦摆支座的协同减隔震体系的结构自振周期得到了有效延长，纵向地震响应下降明显，墩梁之间的相对位移合理可控，该体系是高烈度区大跨长联混凝土连续梁桥的一种合理的减隔震体系。     

Seismic Design for Bridges with Short Piers in High Earthquake Intensity Zones

针对高烈度区矮墩在地震中易发生脆性剪切破坏问题,结合《公路桥梁抗震设计细则(JTG/T B20 - 01-2008)》,提出了含矮墩桥梁抗震设计对策.以高烈度区某两跨简支预应力混凝土T梁桥为例,分别提出了减隔震技术、多柱墩设计、采用复合短柱(FRP或钢套管)或高强度抗剪箍筋等具体方案和建议.利用专业MIDAS有限元软件建立减隔震、多柱墩设计方案数值分析模型,比较了在E2地震作用下各个设计方案中桥墩及桩基础纵、横向最大受力情况.结果表明,采用减隔震设计或多柱墩设计方案可有效降低矮墩及基础的地震需求,改善矮墩及基础在强震作用下的受力性能,适用于高烈度区矮墩桥梁的抗震设计.上述方案主要供设计人员在抗震概念设计阶段选用,以切实提高含矮墩桥梁抗震能力.     

减隔震支座在高烈度地区桥梁抗震设计中的应用

传统抗震设计设防目标主要为保证强度和变形,高烈度地区的桥梁为达到E2地震下设防标准,需增大截面提高配筋,而利用减隔震支座则能耗散地震能量、降低结构响应。文中对非隔震体系与减隔震体系的反应谱分析、时程分析下的响应进行对比,并考虑了边界非线性、弹塑性,结果表明:在相同条件下,设计合理的减隔震支座能显著提高抗震性能。     

基于性能的大跨度中承式钢桁架拱桥减隔震设计

为研究适用于宽幅、大跨度中承式拱桥的合理抗震结构体系,以主跨160 m的聊城黑龙江路徒骇河大桥为工程背景,介绍了基于性能减隔震设计方法及各向异性减隔震设计实现方法,利用非线性动力时程分析方法研究了非减隔震体系、常规减隔震体系和基于性能的抗震体系对大跨度中承式钢桁架拱桥结构响应和抗震性能的影响。结果表明,大跨度中承式钢桁架拱桥的纵、横向动力特性相差较大,分别按照纵、横向自振周期进行减隔震设计,则地震响应更低、抗震性能更优,可实现基于性能抗震设计的思想。     

基于不同墩高下高阻尼减隔震支座合理适用范围研究

以一座连续梁桥为例,采用CSIBridge有限元软件建立动力分析模型,分别对高阻尼减隔震橡胶支座和普通板式橡胶支座两种体系桥梁结构进行动力时程分析,对比两种支座体系桥梁结构在不同墩高工况下的地震响应。通过对结构自振周期、地震位移响应、桥墩内力等方面对比分析,研究高阻尼减隔震支座在地震荷载中对桥梁结构的减震效果。结果表明,在墩高较低时,减隔震支座能够通过水平方向大位移剪切变形及滞回耗能实现减震功能,而在高墩情况下,其减隔震效果不明显。综合考虑,高阻尼减隔震橡胶支座适用于墩高不超过40m的连续梁桥,在此墩高范围内具有较好的减隔震效果。     

减隔震支座对梁式桥抗震性能的影响

采用编制的二维有限元程序，对采用铅芯橡胶支座作为减隔震装置的桥梁结构进行了非线性动力分析，研究了不同场地的地震激励、地震烈度、桥梁墩高和截面尺寸、支座参数等因素对桥梁结构抗震性能的影响，并与板式橡胶支座进行了比较。分析结果表明，铅芯橡胶支座可以有效地降低结构的位移和内力响应，改善结构的抗震性能。     

关于城市桥梁在8度强震区的抗震设计讨论

为了研究一般跨径城市桥梁在8度地震区的抗震设计方法,文章以具体工程为例,采用规范推荐的参数和公式,拟合出场地在E1和E2作用下水平地震动反应谱;通过有限元建模分析,对规范推荐的延性抗震体系和减隔震体系做了详细的计算和分析,研究结果标明:两种抗震体系均能满足相关规范的设计要求;但是减隔震体系在设计阶段造价更低,震后修复费用也较小,在经济性方面有较大的优势。     

预应力混凝土大跨连续梁桥隔震设计

大跨预应力混凝土连续梁桥由于质量庞大,地震作用往往成为控制该类结构设计的主要因素.理论分析表明,处于地震高烈度地区桥梁的地震反应对结构参数变动十分敏感.加大构件截面或增加固定墩数量虽可提高结构的抗震能力,但同时也会使结构的地震反应迅速增加.反而使结构抗震能力需求缺口进一步扩大,因此按常规抗震设计思路进行抗震设计往往无法达到抗震设防目标.选用具有隔震和耗能双重功能的摩擦摆支座对桥梁进行减隔震设计,可大幅降低墩底内力,并使主梁相对于墩顶的位移控制在可接受范围内,满足结构的抗震需求.通过对摩擦摆支座滑动曲面半径和摩擦面滑动摩擦系数等参数的优化分析,得出了减隔震装置参数选取的基本原则.     

赛果高速高墩展线桥抗震性能分析

山坡展线桥因其高墩及各墩高差大对抗震不利,抗震概念设计应采取措施力求减小各墩的刚度差。以赛果高速高墩展线桥抗震概念设计及抗震性能分析为例,介绍了高墩展线桥抗震设计的基本过程,经采用变截面箱型墩和减隔震支座,使结构在偶遇地震作用下不出现破坏,在罕遇地震作用下结构经修复能继续使用,达到了抗震设计的目标。     

城市高架桥延性抗震体系与减隔震体系对比

以上海内环线改扩建工程为依托,选取典型标准联高架桥,分别采用延性抗震体系和减隔震体系进行结构抗震设计。对比了两种体系下的结构的抗震性能的具体表现,以及两种抗震体系在经济性上的差异。结果表明,城市高架桥采用减隔震设计体系,不仅可以获得更优的结构抗震性能,还能节省工程造价。     

减隔震混合装置在独塔斜拉桥抗震设计中的应用

为验证减隔震混合装置(2种或多种减隔震装置的组合)对独塔斜拉桥的减隔震效果,以徐尹路潮白河大桥主桥为背景进行研究。将铅芯橡胶支座与液体粘滞阻尼器共同应用于该桥过渡墩的横桥向抗震设计,采用MIDAS Civil 2012分析减隔震混合装置对独塔斜拉桥抗震性能的影响,并通过对液体粘滞阻尼器进行参数分析,得到适用于该桥的减隔震装置参数。结果表明:减隔震混合装置可以用于解决独塔斜拉桥的横桥向抗震问题。相对于常规设计,减隔震混合装置可以避免盆式支座在横桥向发生剪切破坏,也可以有效降低过渡墩的受力;相对于单独采用铅芯橡胶支座的抗震设计,减隔震混合装置可以改善横桥向位移响应及桥塔的受力,但会略微增大过渡墩的受力。     

桥梁分级减震支座抗震性能分析

基于小震"硬抗",大震"减震耗能+协同抗震"为核心提出分级减震理念,并开发了分级减震支座,对其力学参数与性能进行理论分析与试验研究。以某大跨连续梁桥为例,采用抗震支座、分级减震支座、摩擦摆减隔震支座3种方案对减震性能进行对比分析,结果表明,在E2地震作用下,采用分级减震支座方案墩底轴力响应最小,且相比于抗震支座方案可大幅降低固定墩墩底剪力及弯矩,相比于摩擦摆减隔震支座方案墩底剪力及弯矩均有一定的减小,表现出了较好的减震效果。     

组合钢箱梁跨线桥抗震策略分析研究

文章针对钢箱组合梁跨线桥,按照延性体系和铅芯橡胶支座的减隔震体系进行了水平向设计基本地震动加速度峰值A=0.10g～0.30g和特征周期Tg=0.40s、0.55s下的抗震设计,给出了两种体系下主要桥梁结构构件的抗震配筋,并进一步比较了两种抗震体系的震后服务性能和经济性能。结果表明:减隔震抗震体系下的桥梁在震后服务性能略优于延性抗震体系;减隔震支座费用偏高,而延性体系则需要更多的构件配筋。     

大跨度连续钢桁梁桥摩擦摆支座减隔震设计分析

为改善大跨度连续钢桁梁桥的抗震性能,以(102+4×168+102)m的济南长清黄河大桥主桥为背景,结合其结构特点采用摩擦摆支座对该桥进行全桥隔震及连续墩隔震方案设计。采用通用有限元程序SAP2000建立该桥空间有限元模型,以3条人工地震波作为激励,采用非线性时程分析方法对未隔震及应用摩擦摆支座隔震后的桥梁结构响应进行对比,结果表明:全桥隔震、连续墩隔震2种方案中摩擦摆支座均能起到良好的减隔震效果且满足设计要求。与全桥隔震方案相比,连续墩隔震方案中墩底弯矩和支座水平位移略大,但经济性更好,故综合考虑减隔震效果、经济性、支座尺寸等因素,推荐采用等效滑动半径为4m的摩擦摆支座连续墩隔震方案对该桥进行减隔震设计。     

采用摩擦摆减隔震支座系杆拱桥抗震性能分析

随着系杆拱桥的大量建设,研究其在地震高烈度区的抗震性能具有重要的工程应用价值。现以工程实际中一座跨度105 m的系杆拱桥为背景,通过非线性时程分析方法,计算分析了其在强震作用下采用摩擦摆减隔震支座后的减隔震效果。分析研究表明,在强震作用下,系杆拱桥采用摩擦摆减隔震支座后,可有效地降低系杆拱桥纵桥向固定墩的地震响应和横桥向各墩的地震响应,有效地防止强震作用下结构的破坏,为结构优化带来较大空间。     

桥梁的减震设计与分析

在对桥梁减震设计原理进行分析的基础上，利用非线性水平和转动弹簧单元分别代表减、隔震支座和桥墩延性塑性铰的非线性性能，编制了桥梁减震非线性地震反应分析程序，并利用算例分析了桥梁采用减、隔震支座和利用桥墩延性抗震的减震效果。