钢筋混凝土矩形桥墩的延性抗震分析

利用各种材料的弹塑性应力—应变关系求解结构任意截面的弯矩—曲率关系是桥梁结构延性抗震分析的关键所在。针对钢筋混凝土矩形桥墩,将纵向钢筋等效为钢环,将截面等效分解为多个截面的组合体,推导出了计算弯矩—曲率关系(M-φ曲线)的简便计算公式;结合分段近似求解位移的计算公式,利用C语言编制了P-Δ曲线的计算程序。通过理论计算与荷载试验结果的比较分析,不但证明了简便计算方法的精确性和实用性,还初步探讨了不同类型的材料应力—应变关系对桥墩弹塑性力学分析结果的影响,验证了我国现行《公路桥梁抗震设计规范》中建议的材料模型的可靠性。     

钢筋混凝土圆形桥墩的延性分析

构件的延性可由截面的弹塑性弯矩-曲率关系曲线来反映。弯矩-曲率曲线上的点与截面应变之间存在一一对应关系。对曲线上的应变变化过程进行分析,给出曲线初始应变计算的解析式。考虑轴力由拉到压的全部范围,对轴力、弯矩、曲率、应变和曲率延性系数进行参数分析。按照轴力水平的不同,弯矩-曲率关系曲线的表现可分为3种类型,即拉力、小纵向压力和大纵向压力。在拉力和小纵向压力作用下,延性较好。在大纵向压力作用下,延性显著变差。     

反复循环载荷作用下钢筋混凝土矩形桥墩塑性铰区弯矩曲率关系试验研究

桥墩关键截面的弯矩曲率分析仅仅是对一个固定的截面进行分析,而实际情况下桥墩的破坏是在一个区域内（塑性铰区）发生.另一方面,截面分析也不能考虑钢筋混凝土在反复载荷作用下的损伤累积裂纹扩展等因素的影响,那么截面分析结果与实际反复载荷作用下的构件的弯矩曲率曲线的一致性就决定了分析结果的可信程度.本文通过对桥墩模型弯矩曲率关系的计算和试验分析,得到其一致性并讨论了进行分析时的注意事项.     

数值法求解圆柱形钢筋混凝土桥墩的M—φ曲线

桥墩M－φ曲一的求解一直是桥梁弹塑性阶段抗震分析的一个难点。为了解决这个问题，采用数值解法，分弹性和弹塑性两个阶段对圆柱形混凝土桥墩的M－φ曲线进行了求解，并用VisualC^ 编写了计算程序。最后应用该方法对一座桥梁实例进行了计算，结果表明其简便、实用、精度可靠。     

预应力砼Ⅴ形墩刚构桥墩身截面弯矩-曲率分析

介绍了Ⅴ形墩截面弯矩-曲率分析的基本理论和基本假定,分析了砼Mander本构模型和钢筋应力-应变双折线模型;以某预应力砼Ⅴ形墩刚构桥为例,基于砼Mander本构模型和钢筋应力-应变双折线模型,应用有限元软件MIDAS/Civil分析Ⅴ形墩截面的弯矩-曲率曲线,为桥梁墩身的延性计算提供借鉴。     

圆钢管混凝土压弯构件滞回性能的试验研究与理论分析

以轴压比为主要参数,进行了8个圆钢管混凝土构件滞回性能的试验研究。采用数值方法计算了圆钢管混凝土构件的弯矩—曲率及水平荷载—水平位移滞回关系曲线,理论计算结果与试验结果吻合较好。在系统考察了轴压比、长细比、含钢率、钢材屈服强度和混凝土强度等参数对圆钢管混凝土构件滞回曲线骨架线影响规律的基础上,提出了弯矩—曲率和水平荷载—水平位移滞回关系模型以及位移延性系数的简化确定方法。     

某连续刚构梁桥的弹塑性抗震性能分析

基于能力设计原理,对某连续刚构梁桥进行弹塑性地震响应分析.分别考虑桩-土作用与忽略桩-土作用建立有限元计算模型,采用刚度退化三线型模型,计算出该桥桥墩与桩恢复力计算模型的特征参数,在设防烈度与罕遇地震作用下,对其进行弹塑性地震反应非线性计算.研究结果表明:考虑桩-土作用对结构的平面内弯矩与弯矩曲率滞回曲线有较大影响,不可忽视.算例分析结果可为同类桥梁的抗震设计提供参考.     

独塔斜拉桥抗震性能分析

为对特殊桥梁进行抗震分析,以一座72.5m+62.5m不等跨预应力混凝土独塔双索面斜拉桥为工程背景,建立全桥三维空间有限元模型,在动力特性计算基础上,采用地震反应谱多维抗震分析方法,输入不同等级的地震动作用,对结构进行了抗震性能分析。分析采用基于纤维模型的截面弯矩-曲率弹塑性分析方法。计算结果表明,该独塔斜拉桥结构在E1和E2地震作用下具有良好的整体抗震性能。     

罕遇地震作用下高速铁路桥墩动力响应分析

建立了列车荷载作用下高速铁路桥墩模型,将桥墩纳入高速铁路简支梁桥全桥体系中进行动力分析.采用弯矩-曲率关系计算程序以及有限元软件,对高速铁路桥墩进行弹塑性分析计算,分别计算了罕遇地震作用下不同车速和不同地震作用组合等工况下的桥梁的弹塑性地震响应。计算结果表明,随着车速的增加,桥梁的地震响应呈上升趋势,结构位移较大;罕遇地震作用下高铁桥梁墩底进入弹塑性状态,给出塑性铰长度数值计算结果,并与AASHTO规范对比验证。     

沉管隧道纵向静力计算问题探讨

为进一步综合分析长距离沉管隧道纵向内力和变形,保障其接头水密性,讨论了沉管隧道结构纵向静力分析计算模型和应考虑的一些问题,包括接头受力机制、GINA止水带选型和水密性检算,以及纵向沉降差与纵向弯矩和剪力的关系等。总结了简单而高效的弹性地基梁纵向计算模型及其接头模拟方法;提出使用地层-结构模式和强制位移法的三维壳体模型作进一步的补充细化分析;指出隧道纵向沉降曲线的曲率及曲率变化率分别影响着结构的纵向弯矩和剪力;给出接头的止水带选型及水密性验算工作如何与隧道结构纵向计算相互结合。     

柱式钢筋混凝土桥墩的弹塑性抗震简化计算

在强震作用下柱式钢筋混凝土桥墩会进入塑性状态,采用考虑有刚度退化的武田三线型模型(弯矩-曲率关系),对一典型的双柱式桥墩进行了弹塑性有限元抗震分析,通过引入等效塑性铰长度的概念将其简化为两自由度结构模型,采用考虑有刚度退化的武田三线型模型(力-位移关系)进行计算。研究结果表明,墩顶位移结果及滞回曲线形状均吻合较好,为柱式桥墩的弹塑性抗震计算提供了一种简单可靠的计算途径。     

考虑初曲率影响的变曲率箱梁空间有限元分析

为计入曲率沿横向和纵向变化对曲线箱梁弯扭效应的影响,提出了考虑初曲率和变曲率影响的空间分析有限元方法。假设曲率沿径向线性变化,建立了曲梁内任意点的弯曲挠转角与曲线半径的反比关系;根据薄壁箱梁的弯曲扭转理论,并将曲率作为轴向坐标z的函数,得到了变曲率箱梁截面内任意点的应力和位移的关系。基于此,以形函数为单元内曲率变化的插值函数,构建了单元内部曲率变化的曲线箱梁等参有限元。按该方法编制了计算机程序,并用算例验证了该方法对变曲率曲线箱梁计算的有效性。     

基于曲率模态的预应力混凝土损伤定位

采用曲率模态对预应力钢筋混凝土梁构件的损伤定位进行了研究,采用有限元方法计算出结构的位移模态.根据得到的位移模态利用差分计算得到曲率模态曲线.数值计算结果表明,曲率模态曲线能够对结构损伤进行识别定位.     

截面形状不同对钢箱短柱弱轴方向最大承载力N-M相关曲线的影响

为了探明截面形状不同对带有加劲肋钢箱型截面短柱弱轴方向最大承载力N-M关系曲线的影响,为该类结构设计提供科学的理论依据和基础。本文采用有限元分析方法,对带有加劲肋钢箱型截面构件在轴压和弱轴方向弯矩共同作用下的弹塑性性能进行研究。研究中,变化箱型截面宽厚比RR和长宽比L/B设计参数,建立20个有限元模型。为了探明各设计参数对钢箱型截面短柱弱轴方向最大承载力N-M关系曲线的影响,加载时考虑轴压和弯矩加载速率比β为0,1/3,1,3,∞等5种加载工况。研究表明:宽厚比RR对钢箱型截面短柱弱轴方向压弯最大承载力N-M相关曲线影响较大,RR越小结构的压弯最大承载力越大;L/B对压弯构件弱轴方向的N-M相关曲线也有一定的影响,随着L/B的增加,结构压弯最大承载力变小。     

一种求解双向压弯混凝土截面极限承载能力的方法

该文提出一种基于纤维模型的,求解双向压弯混凝土截面极限承载能力的计算方法。该方法以截面自然坐标系的转动曲率和平均压缩应变为基本变量建立构件刚度矩阵。已知结构配筋,根据截面内力求解截面曲率时,采用牛顿法,收敛速度快;已知结构配筋、轴力和一个方向的弯矩,求解另一方向的极限弯矩时,采用双层迭代算法,外层迭代采用二分法,内层迭代采用牛顿法。该方法不仅可以求得截面的极限承载力,还可以得到截面的等效屈服刚度。适用于任意多边形截面。截面割线刚度矩阵的推导仅要求截面满足平截面假设,适用于多种材料。编程实现了该非线性计算方法,经验证该方法计算结果准确,收敛性良好。     

预制节段拼装桥墩多节点转动推覆分析方法及试验验证

为了给预制拼装桥墩抗震设计计算提供参考,针对典型预制拼装桥墩所采用的仅无黏结预应力或无黏结预应力+耗能钢筋连接方式,考虑混凝土、耗能钢筋和预应力筋的非线性本构模型,推导了预制节段拼装桥墩多节点转动推覆分析计算过程。基于关键截面弯矩-曲率分析确定弯矩承载力和对应的墩顶水平荷载,然后计算各个接缝的弯矩和曲率,进而计算墩顶位移。开展了2种接缝连接方式预制节段拼装桥墩试件拟静力试验,将多节点转动推覆分析方法模拟结果与拟静力试验结果进行对比,分析预制拼装桥墩水平抗力-侧移曲线以及接缝张开、预应力筋应力、墩柱转角随侧移的变化,各种位移机理对墩顶位移的贡献,接缝处混凝土应变等。研究结果表明:多节点转动模型与单节点转动模型水平承载力计算结果基本一致,而多节点转动模型桥墩侧移计算结果大于单节点模型计算结果,多节点模型计算精度更高;多节点转动模型接缝张开、预应力筋应力和接缝转动计算结果与试验结果基本一致;开始时墩顶位移主要由剪切位移和整体弯曲位移提供,随着墩顶位移的增大,墩底接缝转动对墩顶位移的贡献逐渐占主导地位;墩柱混凝土轴向应变测试结果验证了各个接缝处混凝土应变随着墩高逐渐降低的趋势,接缝处的混凝土轴向应变远大于墩柱混凝土轴向应变。     

曲线箱梁考虑剪滞效应的几何非线性分析

在考虑箱梁翼缘正应力的剪滞效应和结构竖向挠度的几何非线性影响前提下,依据势能变分原理,推导了薄壁曲线箱梁的非线性控制微分方程,并采用样条配点法和Newton-Raphon迭代法进行求解.算例计算表明,本文结果与有限条的解吻合较好,但本文的方法更经济、简单、实用,可推广于变截面、变曲率薄壁曲线箱梁的计算.     

曲线箱梁考虑剪滞效应的几何非线性分析

在考虑箱梁翼缘正应力的剪滞效应和结构竖向挠度的几何非线性影响前提下，依据势能变分原理，推导了薄壁曲线箱梁的非线性控制微分方程，并采用样条配点法和Newton-Raphon迭代法进行求解。算例计算表明，本文结果与有限条的解吻合较好，但本文的方法更经济、简单、实用，可推广于变截面、变曲率薄壁曲线箱梁的计算。     

钢筋混凝土柱式桥墩的弹塑性抗震分析

针对在强震作用下钢筋混凝土柱式桥墩会进入塑性状态的特性,采用有刚度退化的武田三线型滞回模型(弯矩—曲率关系),编制了非线性时程有限元程序,对一典型的双柱式桥墩进行了弹塑性抗震分析,得出了一些有益的结论。     

曲线连续刚构桥汽车荷载效应计算

在高原山区,为了满足线形的要求,曲线连续刚构桥是常用的桥型。主梁在汽车荷载作用下的弯矩计算对验证其承载能力至关重要。目前对曲线连续刚构桥,尤其是小半径曲线梁桥的弯矩计算方法尚有不足。为了进一步完善其内力分析计算理论,本文根据位移法推导得出3跨连续刚构桥中跨跨中弯矩的计算公式,在此基础上再推导得出曲线连续刚构桥的中跨跨中弯矩的计算公式。