大跨钢管混凝土系杆拱桥考虑桩-土作用的近断层地震响应研究

为揭示桩-土作用对大跨钢管混凝土系杆拱桥近断层地震响应影响,针对桥梁抗震分析中常见的6种桩-土作用模拟方法,研究并建立了相应的分析模型,选取9组近断层地震动记录作为激励,开展了全桥数值模拟分析.以直接嵌固法为基准,对比研究了桩-土作用对拱桥关键构件地震响应的影响.研究表明:桩-土作用对系杆拱桥的地震响应具有显著影响,可导致桥梁关键构件的地震响应增大50％以上,其中对拱肋和风撑地震内力的不利影响最大,而对拱肋地震位移的影响最小;采用不同方法模拟桩-土作用对系杆拱桥地震响应的影响规律总体上一致,但影响程度不同,表明这几种模拟方法都可用于判断桩-土作用的有利或不利影响;最后在本研究范围内,桩-土作用的非线性影响有限,采用计算量更小的m法替代p-y曲线法也能得到较为理想的分析结果.     

人行悬索桥地震响应分析

以城口人行悬索桥为研究对象,运用ABAQUS进行了反应谱分析;采用三角级数法模拟了3组人工地震波,选取其中对结构产生最大影响的人工地震波进行时程分析,并与反应谱分析结果进行了对比.研究表明:地震作用下主缆及主梁最不利位置分别发生在东侧索塔处和跨中;人行悬索桥结构柔软,在反应谱上处于长周期范围,地震激励反应较小,但自重荷载反应较大,在反应谱结果输出时必须考虑自重荷载;时程分析结果普遍比反应谱分析结果大,人行悬索桥内力响应峰值吻合较好,位移响应峰值偏差大部分在10％～30％内,吻合度基本满足抗震规范要求.     

低重心斜拉桥边跨墩柱横向抗震措施研究

针对低重心斜拉桥边跨墩柱的横向抗震问题,以某在建低重心斜拉桥为背景,进行边跨墩柱横向抗震措施研究。该桥主桥为(45+80+285+80+45)m双塔双索面混凝土斜拉桥,边跨墩柱高度仅为11 m。采用SAP2000建立全桥有限元模型,输入地震动,通过抗弯能力需求比R M评估桥梁的抗震性能,提出改变墩柱截面形式与采用防屈曲支撑构件(BRB)等8种抗震措施,并对比分析各措施墩柱关键截面的R M。结果表明:在地震作用下,设置横向固定支座的边跨墩柱墩底截面弯矩较大、R M均小于1,是低重心斜拉桥横向抗震的薄弱环节;8种抗震措施墩柱关键截面的R M均大于1,各措施均可改善边跨墩柱的横向抗震性能,措施Ⅱ-6(将边跨墩柱改为双肢截面,并在双肢间设置BRB)为该桥最优措施。     

低配筋UHPC中空短柱轴心受压力学性能

为研究低配筋UHPC中空短柱在轴心受压下的极限承载能力及其影响因素，以UHPC材料特性研究为基础，设计并制作18根不同壁厚、不同箍筋间距的低配筋UHPC中空短柱，开展轴心受压破坏试验研究及理论研究。采用控制变量法对比分析宽厚比、箍筋间距对低配筋UHPC中空短柱的极限荷载、破坏形态、轴向和横向变形的影响。研究结果表明：所有UHPC中空短柱在达到极限承载能力的70%之前，力学性能接近线弹性变化，侧向变形较小，在0.5 mm之内；随着变形的增大，试件出现微小裂缝并伴有钢纤维拔出声，细而密的裂缝显著增多，达到极限荷载时，试件均发出爆裂声；当设计宽厚比分别为5.67和3时，无箍筋UHPC空心短柱的极限承载力为理论计算值的70.88%和87.65%；随着箍筋间距加密，极限承载力有所提高，但加密至一定程度后，承载力不再增长，接近材料强度极限值；采用UHPC塑性损伤本构模型对构件进行数值模拟，分析结果与理论计算和试验结果符合较好，按照直接强度计算法得到的中空短柱极限荷载接近试验值，可供UHPC柱设计提供参考。     

在役桥梁挡块基于保险丝理念的改造方法

因在役桥梁的抗震挡块在构造和配筋上缺乏规范的指导而限位效果低下，基于保险丝理念，通过改造挡块提高在役桥梁抵抗地震破坏的潜能. 首先通过拟静力试验，验证了经特定构造和配筋处理的挡块可满足保险丝理念的要求；然后，结合试验，根据滑移剪切机理建立了改造挡块的强度计算公式，并由此提出了改造挡块的具体实施细节和流程；最后，通过实桥模拟，对比分析了改造挡块的限位和传力效果. 研究结果表明:改造挡块发生大位移延性滑移剪切破坏，不会对盖梁/台帽造成损伤；改造挡块在不同设计参数下仍可采用统一的强度计算公式进行分析，计算误差普遍低于10%，大部分低于5%；实桥分析显示在E1和E2地震作用下改造挡块可使梁端侧移分别降低13.5%和22.0%，支座横向变形分别降低83.1%和45.8%；改造挡块在E1地震下处于完全弹性状态，在E2地震下处于强度退化状态，发挥了结构保险丝的作用.      

地震作用下拱肋-一字撑损伤模式与抗震性能评价

横撑是肋拱桥在地震作用下最易发生损伤的部位之一。为了研究地震作用下拱肋与横撑之间的相互作用及其对两者损伤模式的影响规律,首先基于某原型肋拱桥构建拱肋-一字撑简化分析模型,研究横撑刚度、布设位置和数量对结构动力特性和弹性稳定性的影响,设置总计20组对比分析工况;然后基于静力弹塑性分析,根据塑性铰形成路径和分布特点,识别5类典型的拱-撑损伤模式;最后采用非线性时程分析法,通过定义协同耗能指标?、综合评价指标ξ等,对比分析各类损伤模式的动力响应特征和抗震性能。研究结果表明：静力弹塑性分析和非线性时程分析可以得到相互验证的5类拱-撑损伤模式;当拱-撑结构发生横撑→拱肋→拱脚(BRS)损伤模式时,结构的地震响应规律、抗震性能均明显优于其余4类损伤模式,且横撑、拱肋和拱脚的应变曲线峰值非常接近,三者可协同参与结构整体塑性耗能;所提?和ξ可准确表征各类拱-撑损伤模式的抗震性能,当?的绝对值越接近0或ξ越小时,拱-撑结构的协同耗能机制越好,整体抗震性能更优;当一字撑设计使拱-撑系统满足BRS损伤模式时,结构具有最优的抗震性能。所提出的损伤模式识别方法和量化评价指标可为今后同类拱桥一字型横撑的设计和结构...     

地震动卓越周期对在役高墩刚构桥时变响应的影响

为明确地震动卓越周期和材料性能劣化对高墩刚构桥地震响应的影响规律和机理,以某高墩连续刚构桥为背景,采用有限元法分析该桥在不同卓越周期地震波作用下的时变响应;建立与该桥基本周期相对应的单自由度体系,赋予其随服役时间变化的基本周期,分析其在正弦波作用下的时变响应规律及影响机理。结果表明:不同卓越周期地震波作用下,高墩刚构桥墩底截面的内力响应有明显差异,且随服役时间的增加逐渐下降;短、中周期结构的时变地震响应由稳态值主导,而长周期结构的时变地震响应主要受瞬态值控制,材料随服役时间的劣化有助于缓解瞬态值突变带来的不利影响;对于高墩刚构桥(长周期结构),时变响应对地震动卓越周期的变化较敏感。