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。     

竖向地震作用对连续刚构桥地震响应影响分析

以某高速公路高墩大跨连续刚构桥为研究对象，通过人工合成地震波为激励，采用动态时程分析方法进行了考虑水平和不同竖向地震作用的地震反应分析。结果表明，应同时考虑水平和竖向两向地震作用，计算结果才是安全合理的。     

重庆鱼洞长江特大桥地震反应分析

以重庆鱼洞长江大桥为研究对象,建立了大跨度高墩连续刚构桥的空间计算模型,考虑群桩与桩土效应,分析其动力特性,并运用反应谱法与时程分析法计算了一致激励及下大跨连续刚构的地震响应。分析结果表明:该桥动力特性符合设计要求,其横向地震响应比纵向大,具有良好的抗震性能。     

基于延性设计的高烈度区大跨刚构桥减震分析

大跨连续刚构桥的下部结构通常设计为钢筋混凝土构件,桥墩在强震作用下极易进入塑性而发生损伤破坏。文中以某座地震烈度VIII度区高墩大跨连续刚构桥为研究背景,在纵向+竖向地震组合输入下,分别进行线弹性反应谱下的能力与需求分析和非线性弹塑性时程分析,以探求结构的延性行为和弹塑性地震响应。结果表明,墩高差异不大时,横向变截面的双肢空心墩具有较强的延性能力,是高烈度区高墩大跨刚构桥较为理想的主墩形式;强震下双肢刚构墩墩顶塑性铰区首先进入塑性阶段,截面发生的塑性响应最大;大跨刚构桥将主墩按照"有限延性"来设计,有利于提高结构抗震性能和震后的可恢复设计;强震下高墩表现出极强的弹塑性变形能力,可通过在边墩处设置黏滞性阻尼器来减小墩梁间的相对位移,进一步提高结构整体抗震性能。     

实际土层对高墩桥梁端碰撞的影响

为了研究实际场地土层对高墩大跨连续刚构桥在地震作用下梁端碰撞概率的影响,基于非线性有限元软件OPENSEES建立了某三跨高墩连续刚构桥梁端伸缩缝宽度分析的有限元模型。基于DEEPSOIL软件考虑实际土层分布对从基岩传播到桥墩和桥台基础的地震波的过滤作用,以概率论为理论基础,提出了一种以基岩峰值加速度为强度指标的多点地震激励下梁体碰撞概率分析方法,借助此分析方法对某三跨高墩连续刚桥梁进行多点地震激励下的增量动力非线性分析,并与未考虑实际土层过滤影响(一致激励)的结构响应进行对比分析。研究表明:随着基岩加速度峰值增加,一致激励时梁端伸缩缝宽度需求值逐渐大于考虑土层过滤作用(多点激励)的值;随着伸缩缝宽度和加速度峰值的同时增加,多点激励作用下工况1(1~#和4~#桥台至少有1次发生碰撞的碰撞概率)和工况2(1~#和4~#桥台同时发生碰撞的碰撞概率)均大于一致激励作用下的系统碰撞概率;工况1时一致激励与多点激励概率基本一致,而在工况2中,多点激励比一致激励下系统碰撞概率最大相差约0.06;确定高墩大跨连续刚构桥的伸缩缝宽度取值时,考虑实际场地土层分布是非常必要的。     

非一致激励下高墩大跨连续刚构桥地震反应分析

以龙潭河大桥为例,运用大质量法,分析了考虑行波效应下高墩大跨连续刚构桥的地震反应,并与一致激励作用下的结果进行了比较。计算分析表明:行波效应对连续刚构的主梁会有不同程度的削弱,表现为纵桥向水平位移;对桥墩位移和内力的影响则还与桥墩结构的特性、结构的位置等条件有关。     

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。     

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。     

高烈度地区连续刚构桥地震响应分析

为探究高烈度地区连续刚构桥地震响应规律,首先以贵州某高烈度地区大跨度连续刚构桥为研究背景,基于Midas Civil 2019建立三维空间有限元模型,并探究了该桥的结构自振特性;其次基于该桥场地条件,结合相关规范给出了目标反应谱和人工合成地震波;最后给出了反应谱和时程分析计算结果,并做了详细对比分析。研究表明:在保障强度和稳定性前提下,位于高烈度地区的大跨度连续刚构桥在纵向和横向上要有一定的约束释放,有助于结构变形吸收地震能量,进而减小地震破坏;反应谱计算工况下纵向位移和横向位移最大值分别为0.304 m和0.381 m,且与地震激励方向有关,竖向位移约为0.05 m,与地震激励方向关系不大;对比分析反应谱和时程分析计算结果可知,时程分析计算结果整体上要大于反应谱计算结果,符合相关规范要求。     

山区高墩大跨连续刚构桥合龙工艺研究

以跨径(100m+190m+100m)的PC连续刚构桥—江津(渝黔界)经习水至古蔺(黔川界)高速公路官渡河特大桥工程为对象,对其施工阶段边中跨合龙工艺进行有限元计算分析,研究边中跨合龙顺序对桥梁结构应力、位移的影响,以及高墩大跨连续刚构合龙前是否施加顶推力。     

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。     

桩-土共同作用对高墩大跨连续刚构桥响应研究

以西部某高墩大跨连续刚构桥为依托工程,基于Winkler地基梁理论,通过建立应用于连续刚构桥的桩-土共同作用计算方法,研究了桩土效应对大跨连续刚构桥的内力和变形的影响,以及墩身高度变化时桩土效应对大跨径连续刚构桥的影响。研究表明:桩土效应对主梁的竖向位移值及弯矩具有显著影响;桩土效应对主梁下挠的影响与墩高的变化近似成线性关系,随着墩高的增加其影响逐渐降低;桩土效应对主梁弯矩的影响效应与墩高的变化近似成线性关系,对矮墩的影响大于对高墩的影响。建议墩身高度百米内的大跨连续梁桥在设计及施工中考虑桩-土共同作用,以保证结构长期内力、变形分布更为合理、安全。     

承台结构形式对分幅连续刚构桥地震响应的影响研究

为选择合理承台结构形式,以满足地震高烈度区分幅连续刚构桥的抗震性能,以G75兰临高速公路上的一座(64+115+64)m分幅双肢薄壁墩连续刚构桥为背景,根据分幅连续刚构桥地震响应作用机理,采用MIDAS Civil软件建立桥梁空间杆系动力分析模型,利用设计反应谱法从桥梁纵向和横向进行激励,对比研究整体式、分离式2种承台...     

基于虚拟激励法的大跨径连续刚构桥地震作用下力学特征分析

为探究大跨径连续刚构桥在各维度地震作用下结构受力规律,基于随机振动理论,将虚拟激励法应用至连续刚构桥抗震分析中。并以某(65+120+65)m连续刚构桥为分析对象,选取Clough-Penzien功率谱模型对比分析了各维地震激励下主梁和桥墩力学响应特征。计算结果表明：一维激励下,各方向的激励荷载分别控制各方向的弯矩;纵向+横向二维激励下主梁纵向和横向弯矩与纵向、横向一维激励规律大致相同,均方根结果有小幅增大;在竖向激励下,结构反对称振型被激发,使得主梁和桥墩弯矩值有所降低;结构位移变化规律与弯矩变化规律大致相同。     

多支承激励地震响应分析的简化反应谱法

发展了一种多支承激励的简化反应谱法，定义了仅和单个模态振子特性有关的谱参数，并给出它们的近似解析解。用所建议的近似解析解，对一座铁路三跨连续刚构桥进行了多支承激励下的地震响应分析，并将结果同DER KIUREGHIAN的多支承激励反应谱法进行比较，分析空间变化地震激励对大跨度连续刚构桥的地震行为的影响。     

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。     

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。     

高墩大跨连续刚构桥梁的抗风抗震分析

以洛河大桥工程为背景,研究了高墩大跨连续刚构桥在风荷载和地震荷载作用下的桥梁动力反应。通过风洞试验对该桥风荷载作用下测压,测振试验以及计算地震力作用下的时程分析进一步明确该桥的实际受力状况。     

曲率半径对中小跨径连续刚构桥施工阶段力学性能的影响

为研究逐跨节段拼装工法施工的曲线刚构桥施工阶段力学性能及曲率半径对其力学性能的影响,该文以南昌市洪都高架桥双箱标准段（35+35+35）m连续刚构桥为工程背景,通过改变曲率半径,研究曲率半径对逐跨拼装中小跨径连续刚构桥施工阶段力学性能的影响。结果表明：采用逐跨拼装工法施工时,后跨施工会影响前跨已架设主梁应力、竖向位移、横向位移、扭矩及墩底应力等力学性能,且随曲率半径的减小影响增大;曲率半径过小时,各项力学指标易超出安全容许值。综合设计与施工阶段力学性能考虑,此类桥梁曲率半径不宜小于75 m。