双曲面球型减隔震支座在城市轨道交通桥梁中的应用

对晋中—太原城市轨道交通L2号线高架桥梁采用双曲面球型减隔震支座进行抗震设计。利用MIDAS建立有限元模型,采用反应谱法、非线性时程法计算在多遇地震、罕遇地震作用下的地震反应。地震分析结果表明:在多遇地震下支座未被剪断,结构受力与普通支座一致,结构处于弹性工作状态;在罕遇地震作用下支座被剪断,双曲面减隔震支座发挥减隔震作用,结构仍处于弹性工作状态。与延性设计相比,采用双曲面减隔震的桥梁能有效降低地震反应,避免结构构件的损伤、震后修复困难等问题,能产生很好的经济效益和社会效益。双曲面球型减隔震支座应用于城市轨道交通桥梁工程中,可为今后地质条件复杂及地震高烈度城市地区的轨道交通桥梁提供设计依据,也可为今后相关设计规范、标准的修订提供技术支持。     

典型站房高架候车室受力特征及抗震性能研究

研究目的:以某典型站房高架候车室为研究对象,对其进行动力时程分析,找出其受力特征和性能特点.探讨高架候车室的抗震性能目标与关键构件的选择,并给出相应的抗震构造措施,为典型大型旅客站房的设计提供参考.研究结论:(1)在多遇及罕遇地震下,结构位移角往往不是站房高架候车室的控制性指标;(2)高架候车室结构的抗震"薄弱层"为高...     

桥梁支座水平静力约束方向抗震中的弹簧刚度取值方法对比研究

以1座(75 135×2 75)m四跨连续梁双线铁路桥为例,对桥梁多级抗震有限元分析中支座水平静力约束方向上的弹簧刚度的取值问题进行了分析计算和对比研究,提出了改进的取值方法:多遇地震中,水平静力约束方向上的弹簧刚度可取为无穷大;在设计地震和罕遇地震时,水平静力约束方向上的弹簧刚度可按照水平静力自由方向上的弹簧刚度的取值方法进行取值。     

基于摩擦摆支座的城市轨道交通异形连续梁桥减隔震分析

随着城市轨道交通业的迅猛发展,实际工程中对于桥梁的减隔震性能提出了更高的要求。针对异形连续梁桥减隔震的问题,以西安地铁5号线上该桥型为研究对象,采用弹性反应谱法及非线性时程反应分析方法,对普通支座和摩擦摆减隔震支座的两种模型在3条罕遇地震波作用下的各项地震反应进行研究。分析结果表明:采用摩擦摆隔震支座后,桥梁结构自振周期明显延长;桥墩在地震荷载作用下的墩底弯矩和墩顶位移反应显著减小;采用普通支座时,活动墩和固定墩地震力分配不均匀,采用摩擦摆隔震支座后,活动墩和固定墩均匀分配地震荷载,各墩协同抗震;摩擦摆隔震支座隔震效果明显。     

罕遇地震作用下高速铁路简支梁桥抗震性能分析

简支梁桥在高速铁路中占到了极高的比例,其抗震性能值得深入研究。结合西部高速铁路中典型的简支梁桥结构形式,建立不同墩高的高速铁路多跨简支梁桥的全桥空间分析模型,在模型中采用纤维单元模拟桥墩,并对固定支座锚固螺栓在罕遇地震作用下可能被剪断的力学特性予以适当的模拟,采用非线性时程方法分析高烈度地震区内该类桥梁在罕遇地震作用下的弹塑性地震响应,讨论该桥的损伤模式。分析结果表明:相比纵桥向地震作用,墩高20 m以内的高速铁路大跨度简支梁桥在横桥向地震作用下的桥墩损伤程度更大;整体看来桥墩具有较好的抗震性能,而合理控制支座锚固螺栓被剪断后主梁所产生的较大位移将成为铁路简支梁桥抗震设计中的重点。     

石河子独塔斜拉桥横向抗震合理约束体系研究

以石河子独塔斜拉桥为工程背景,建立有限元抗震模型,采用非线性动力时程分析方法对该桥进行罕遇地震作用下的横桥向抗震分析。为研究横向约束体系对独塔斜拉桥抗震性能的影响,主塔处分别采用塔梁固结、塔梁分离、塔梁铰接、竖向支承、竖向支承加弹性索、竖向支承加黏滞阻尼器(FVD)等不同横向约束形式、边墩处分别采用横向铰接、竖向支承、铅芯支座、竖向支承加黏滞阻尼器等不同约束形式进行抗震计算,通过分析对比,得出以下结论:若边墩受力不控制设计,则主塔处采用竖向支承加黏滞阻尼器、边墩横向铰接是相对最优的约束体系;若边墩受力控制设计,则主塔处采用竖向支承加弹性索、边墩设置铅芯支座是相对最优的约束体系。     

城市轨道交通桥梁抗震设计与研究

以城市轨道交通设计实例为主要依据,结合相关规范,根据能量转换原理对轨道交通桥梁抗震设计进行研究。结论为:减小结构体系刚度和加大能量输出是降低结构地震动响应的有效方法。通过控制结构尺寸、设置塑性铰和减隔震支座等方法可以有效降低结构体系刚度;通过设置防震挡块,高阻尼支座等能够加大能量输出。实际震害表明,罕遇地震作用下,抗震计算无法得到结构响应的精确值,结构的内力和变形特征难以把握。根据桥梁破坏机理,通过概念设计才是达到罕遇地震作用下结构抗震性能目标的首选方法。     

高位隔震技术在铁路上盖物业开发中的应用研究

铁路上盖物业开发受到铁路车场的限制,上部结构的竖向构件难以直接贯通落地,为解决大底盘与上部结构刚度突变的问题,提出采用高位层间隔震技术,提高结构的安全性。高位层间隔震体系可以解决铁路上盖物业开发竖向构件无法落地的问题;合理选用隔震层的等效周期和阻尼比,对隔震层支座选型、上部结构的隔震效果以及隔震层在罕遇地震作用下的变形至关重要;为避免结构发生倾覆,控制隔震层隔震支座在罕遇地震作用下的拉应力对整个结构的安全非常重要。     

铁路客站板壳结构站台雨棚抗震性能分析

随着高速铁路快速发展，车站站台雨棚不仅满足为旅客遮风挡雨的基本服务功能，还要兼顾造型美观的要求。板壳结构雨棚将两者需求同时兼顾，但这种板壳结构的屋面板雨棚结构形式受力复杂，需对其进行抗震性能研究，明确其主要的力学性能。采用有限元软件建立雨棚结构的三维力学模型，并完成了多遇地震和罕遇地震激励下雨棚的动力响应计算，得到了结构关键部位的位移、加速度、应力响应及结构损伤情况。同时，对不同跨度/波长比值的板壳结构雨棚模型进行分析。结果表明：悬挑部分对结构整体的地震效应影响较大，抗震的薄弱环节位于悬挑一侧的边柱柱脚和梁柱节点处；多遇地震作用下，雨棚结构的最大层间弹性位移角满足规范要求；罕遇地震作用下，结构构件仍处于弹性阶段内，设计的结构能够实现预期的抗震设防目标。     

减震榫在宝兰客专48 m简支梁桥中的设计应用

研究目的:位于高烈度地震区的高速铁路大跨简支梁桥具有质量重、跨度大、抗震设防问题突出等显著特点。多遇地震下可通过加强墩身及基础配筋来满足抗震需要,而罕遇地震下如何合理确保结构的安全,成为亟待解决的关键问题。本文针对宝鸡至兰州客运专线上位于0.3g动峰值加速度区的48 m大跨简支梁桥开展设计研究,采用墩顶设置减震榫的方式进行减隔震设计。研究结论:(1)减震榫采用"支座功能分离"的构思,将传统支座的水平力传递和竖向支撑功能完全分离,梁体竖向反力及梁端转角仍由支座实现,水平力及水平位移由采用低屈服点钢阻尼器减震榫支撑和控制,结构构造简单,设计理念先进;(2)减震榫的减震效率在顺桥向随着墩高的变化而变化,当墩高≤12 m,多遇地震下减震率最大达54%,当墩高增大到20 m时,多遇地震下减震率最小为29%,横桥向的减震率基本维持在43%~55%;(3)罕遇地震下,采用减震榫后,可以将墩顶罕遇地震下的水平地震力减小到多遇地震未采用减震榫时墩顶水平地震力的程度,随着墩高的增加,设置减震榫后罕遇地震下的水平地震力将略大于多遇地震下未设置减震榫的墩顶水平地震力;(4)本研究成果可为今后高烈度地震区大跨桥梁的减隔震设计和施工提供参考。     

北京动车段转向架检修间维护结构及基础设计

研究目的：对砌体维护墙采用带形窗及抗风柱与屋架的连接在设计中应该考虑的问题提出看法,并提供范例,为垃圾填埋场基础设计采用载体桩提供示图,供今后同类建筑结构设计参考。研究方法：综合介绍北京动车段转向架检修间的设计,从而总结概括出此类建筑的若干设计要点。研究结果：在预制柱牛腿与现浇梁的接触面预埋型钢抗剪,使梁与牛腿在同一平面内浇为一体。载体桩可穿过垃圾填筑层,挤密土体,提高桩的承载力。研究结论：采用型钢抗剪是提高现浇与预制接触面抗剪能力的有效措施;抗风柱应将风荷载传到横向水平支撑节点处;复杂地质情况的基础设计应结合具体情况采用不同的基础形式降低工程造价。     

锚注联合支护效果的数值模拟研究

研究目的:采用数值计算的方法从控制隧道变形、塑性区扩展,提高锚杆锚固力,减少初期支护受力等方面对锚注支护与常规喷锚支护的支护效果进行对比研究.研究结论:以具体工程为例,采用数值计算的方法对破碎软弱围岩条件下锚注支护与常规喷锚支护的支护效果进行了系统分析和对比研究.研究表明:对松散、破碎围岩而言,锚注联合支护通过提高围岩强度、锚杆锚固力,从而提高围岩自承能力及支护结构作用在洞室周边的径向压力,与常规喷锚支护相比可有效限制围岩变形,抑制塑性区的发展,提高锚杆锚固力,减少钢拱架及喷射混凝土层的受力,提高初期支护稳定性,特别适宜于破碎软弱围岩的支护.     

富水砂卵石地层双层衬砌类圆形断面矿山法地铁隧道适应性研究

针对富水砂卵石地层条件下矿山法隧道下穿既有地铁盾构隧道,首先从工期要求与既有工程经验方面进行总体方案设计,明确矿山法隧道近距离下穿既有隧道的优势;随后基于规范要求与富水砂卵石地层特性,提出施工变形控制标准;最后对初期支护+双层衬砌结构型式下的沉降变形、结构内力等进行深入分析,并与常规初期支护+二衬结构型式进行对比分析,明确双层衬砌结构型式的优势。研究结果表明:类圆形断面在减小隧道开挖轮廓与改善结构受力性能等方面具有明显优势,同时本工程双层衬砌构造型式,围岩荷载主要由二次衬砌承担,永久结构(三次衬砌)承担的荷载较小,永久结构在承载力与稳定性,尤其是安全储备方面具有明显的优势。     

引水隧洞突涌段变形特征及控制关键技术研究

深埋引水隧洞突泥突水洞段注浆固结圈与初期支护结构作为协同承载结构,其荷载分担与变形控制对结构和施工安全有重要作用。为研究深埋引水隧洞突涌洞段围岩与支护体系稳定性,以滇中引水狮子山隧洞为工程依托,通过现场对围岩-支护监控量测与第二层型钢拱架受力监测,结合施工工况动态分析围岩-支护体系受力与变形,研究总结突涌段施工变形控制关键技术。研究结论:(1)深埋隧洞突涌洞段拱顶累计沉降17.4 mm,达预留值的17%左右;拱肩、拱腰累计收敛106.6 mm、98.1 mm,达预留值100%左右。(2)突涌洞段理论预测极限位移150 mm;现场监测评价设定阈值uo=100 mm,当达到2/3时,应采取加强措施。(3)最佳开挖方法为微台阶法。各级台阶长度控制在3 m左右,按“快挖、快支、快封闭”原则组织施工。(4)超前预支护管棚结构起到提高固结体刚度作用,较固结体提高约13倍。(5)双层支护结构强度、刚度增加,承载能力明显提高,施工安全性也得以提高。     

京沪高速铁路饱和松软土地基抗震加固关键技术探讨

研究目的:为配合京沪高速铁路的建设,解决在饱和松软土地基上修筑高速铁路的难题,铁道部批准开展《高速铁路液化土地基加固技术的试验研究》项目,目的是选取合理有效的饱和松软土地基、路基加固措施,控制路基地基的稳定性和沉降变形。研究结果:碎石桩和CFG桩桩网结构地基均明显减小了因地基液化引起的响应加速度放大作用,均能够有效地减小地基路基在地震条件下的沉降及不均匀沉降,提高地基路基的整体抗震性能。     

砂质黄土隧道支护侵限段迈式管棚超前支护技术有效性分析

风积砂质黄土构造上具有松散、钻孔成孔困难等特点,这种土质中隧道施工易于发生崩塌.针对朔州隧道进口段拱顶出现塌陷、下沉,喷射混凝土剥落、开裂、下塌变形且侵限等现象,选择采用迈式管棚超前支护技术对初支进行拆换.采用有限元差分软件FLAC3D对风积砂质黄土隧道坍塌体工作面迈式管棚超前支护技术进行了研究,结果表明：迈式管棚超前支护结合迈式径向锚杆可以有效控制支护及围岩变形,实现了侵限段初支安全拆换.该技术措施对同类工程具有一定的参考和借鉴意义.     

大跨度铁路客站站房屋盖结构性能分析

针对呼和浩特东站站房大跨度钢结构屋盖的工程特性,进行结构的稳定性分析,得到结构的极限承载力上限,说明站房设计选型合理,同时可知风荷载及温度荷载对本站房结构的影响较大;进行考虑结构非线性的全过程分析,由于非线性的影响,结构的荷载系数有所降低,但是仍具有足够的安全储备,说明本工程的稳定性能良好,安全性高。对于大跨度屋盖结构的动力分析,进行考虑三维多点输入与一致地震动输入的比较,可以得到,在进行多维多点输入时,结构体型变化以及两翼处的内力有较大增加,而中部的内力有所降低,结构的位移响应变化差异性明显。     

顶板短束在城市小半径曲线梁桥中的应用

研究目的:在设计小半径曲线梁桥时,由于周期紧,经常习惯的布置通长预应力钢束,这样虽然可以节省设计时间,但是这种布束方式会造成曲线内外侧受力不均匀,造成材料浪费。本文以北京市广渠路五环立交一半径R=54.5 m的预应力混凝土匝道桥为工程实例,分别按照预应力通长束以及"长束+短束"布置,利用MIDAS/Civil分别对于两种布束方式建立三维杆单元模型,讨论不同布束方式下结构内外侧支座反力、扭矩及扭转应力、有效预应力及结构经济性方面的差异,为设计提供参考。研究结论:通过本文的研究可知,正确的布束方式应该是"长束为主、短束为辅",合理的预应力布束方案可以有效地改善结构的受力情况,减小结构的变形,使曲线内外侧支座反力均匀,降低预应力损失并提高结构的经济性。     

车站异形深大基坑施工过程试验研究

研究目的:异形深大基坑施工过程的稳定性一直是工程界研究的热点和难点问题,为探究异形深大基坑施工过程中支护结构变形演化规律和受力特征,本文以某大型异形深基坑为依托,开展支护结构变形和受力现场试验研究,以期为依托工程和类似工程设计施工提供指导. 研究结论:(1)异形深大基坑支护结构变形的空间效应显著,异形段的墙顶水平位移大...     

滇西地区炭质页岩隧道变形整治

国内炭质页岩变形隧道并不少见，但是滇西地区炭质页岩变形隧道尚属首例，松桂1号隧道位于青藏、滇缅、印尼巨型”歹”字型体系东支中段与三江经向构造体系符合部位。因特定的大地构造环境，特殊的区域地球动力学条件和强烈的现代地壳运动，导致新构造运动十分强烈，主要表现为高原隆起、活动构造、地热显示、地震、褶皱、断层等。通过对围岩地质构造与隧道稳定性的分析和此类围岩实际开挖的研究与探讨，以及结构加强适应性研究及施工方案选择，总结一套安全、快速通过此地层的应对方案及措施，积累了施工经验，为今后类似工程施工提供了科学依据。