基于全寿命周期的桥梁结构抗震性能评价与设计方法研究进展

为了促进桥梁结构全寿命抗震设计研究在中国的发展,详细论述并总结了基于全寿命周期的桥梁结构抗震性能评价与设计方法在国内外的研究进展,同时建立了其研究体系的基本框架。首先介绍了钢筋混凝土桥梁结构在其全寿命周期内遭受以氯离子腐蚀作用为主的环境作用分析模型的研究成果,在此基础上着重介绍了以桥梁结构地震易损性分析方法为代表的抗震性能评价方法与地震损失成本评估方法的研究进展,最后论述了基于全寿命成本分析的桥梁结构抗震优化设计方法研究现状。研究结果表明：基于全寿命周期的抗震性能评价和设计方法能够合理地解决传统抗震设计方法中未考虑结构抗震性能退化的问题,对于桥梁抗震工程领域的发展具有重要意义。     

桥梁抗震设计理论发展:从结构抗震减震到震后可恢复设计

为了总结桥梁抗震理论与技术的现状和成果,探究桥梁抗震设计理论的未来发展方向,简要回顾了桥梁抗震设计理论的发展过程,介绍了国内外相关规范基于强度的桥梁延性体系设计方法,进一步论述并总结基于性能的桥梁抗震设计的框架与进展,详细讨论了基于位移的性能设计方法和全概率结构抗震性能设计与评估方法。系统介绍了常用的桥梁减震、耗能装置的基本构造、工作原理、分析模型以及应用状况等,分析近年来桥梁减震、耗能技术发展的新动向,指出桥梁减震、耗能技术正由单一的结构减震目标向面向结构性能控制转变,包括减震措施在非地震状态下的性能控制、以及考虑震后结构功能恢复的全寿命期性能控制等。介绍了目前结构抗震研究的新热点——基于震后可恢复性的新型结构抗震体系,详细分析基于摇摆基础和预应力节段拼装桥墩自恢复体系的作用机制和工作原理,讨论自恢复体系在震后结构性能恢复上的优势。在此基础上,展望桥梁抗震的未来发展方向,指出基于震后桥梁使用功能的抗震设计方法和具有自复位、低损伤特性的新型桥梁结构体系将是桥梁抗震研究的热点和重点。     

论基于性能的城市桥梁抗震设计

基于性能设计的城市桥梁是世界未来工程设计的主要发展方向,基于性能的城市桥梁抗震理念和方法是世界桥梁抗震设计技术发展的趋势。阐述了基于性能设计的内涵,介绍了国内外基于性能的城市桥梁抗震设计发展的新趋势,对我国该领城的不足和努力方向进行了分析思考,并提出了相关建议。     

唐山曹妃甸工业区1#桥工程抗震设计

该文针对目前抗震规范无法满足大跨度斜拉桥抗震设计的问题,以唐山曹妃甸工业区1#桥工程为背景,阐述工程的抗震设防标准及性能目标,按照基于结构性能和构件能力保护思想的抗震设计方法,通过地震动参数和全桥的抗震性能研究,解决了强震区大跨度斜拉桥抗震设计的技术难题,为今后类似桥梁抗震设计提供参考。     

高地震烈度山岭重丘区桥梁设计研究

在介绍了云南省思茅~澜沧高速公路常规桥梁抗震设计的基础上,总结了高地震烈度山岭重丘区各设计阶段桥梁抗震设计的主要内容及控制原则,为同类型桥梁的设计提供借鉴。主要经验有:抗震概念设计是桥梁抗震设计的总原则,应充分重视抗震概念设计;引入基于性能的设计准则进行桥墩延性设计,并制订合理的控制目标,做到结构抗震设计与工程造价的协调;重视抗震构造措施设计,采用多道设防、分级耗能的设计原则,来防范超预期的地震导致桥梁结构严重破坏。     

北京地区公路旧桥抗震性能评估研究

由于原有桥梁抗震思想和设计方法的局限性,很多公路旧桥的抗震性能存在严重不足。本研究结合桥梁抗震理论和设计方法的新成果,根据当前桥梁抗震设计规范,对按照原有规范设计的北京地区典型公路旧桥的抗震性能进行了评估研究。在大量调查公路旧桥的基础上,筛选出不同时期、不同形式的典型桥梁结构做为抗震评估的研究对象。根据新规范确定其抗震设防类别和地震动水平,采用反应谱法和非线性时程分析法,对桥梁结构在E1和E2地震下各构件的抗震性能和地震需求进行计算,采用能力需求比法(C/D法)进行抗震性能评估,并依据新规范对抗震构造措施进行评价。     

公路桥梁细部设计和施工与其抗震性能

以桥梁结构抗震理论为基础，结合数次地震对公路桥梁的毁坏，对目前公路桥梁结构细部设计及施工工序对桥梁结构抗震性能的影响作了系统分析，归纳出为提高公路桥梁的抗震能力，在结构细部设计和施工中应注意研究的问题及采取的抗震设防措施。     

唐山曹妃甸工业区西通路高架工程抗震设计

该文以唐山曹妃甸工业区西通路高架工程为背景,阐述了工程的抗震设防标准、性能目标及地震动参数.基于结构性能和构件能力保护思想的抗震设计原则,对全桥的抗震性能进行了研究,解决了该工程在强震区抗震设计的技术难题的同时,也为今后类似桥梁抗震设计提供了参考.     

高烈度地震区板式桥抗震性能研究

以设防烈度为8.5度的高烈度地区某16跨装配式连续板桥为例,分别采用提高结构自身强度、优化结构体系的传统抗震设计方法和基于振动控制技术的减隔震设计方法来研究结构的抗震性能.结果表明,一般的抗震措施无法满足高烈度地区对桥梁的抗震要求;单一的隔震措施在大大降低结构的内力的同时也会产生较大的变形,需进一步采取耗能措施来降低结构的位移响应.铅芯橡胶支座作为隔震、耗能一体化的元件,构造简单,可满足高烈度地区板式桥梁的抗震要求.     

多级模糊综合评判在桥梁抗震性能评价的运用

通过对桥梁抗震性能的分析,从桥梁养护、抗震设计、抗震设备以及应急设备四个方面选取了21项对桥梁抗震性能影响较大的因素作为评价指标,建立了桥梁抗震性能评价指标体系,运用模糊数学理论确定评价指标的权重以及桥梁抗震性能评价模型,提出一套科学的用于桥梁抗震性能多级模糊综合评价的方法,并采用此方法对西安市某大桥抗震性能的实例计算分析。结果表明,多级模糊综合评判方法在桥梁抗震性能评价可行。根据多级模糊综合评判结果,确定了桥梁抗震性能评价因素中的薄弱环节,为桥梁抗震防灾性能优化设计及维修加固提供了依据。     

直接基于位移的预制拼装墩柱抗震设计

基于性能的设计是桥梁抗震设计未来的发展方向之一,而基于位移的抗震设计方法是实现基于性能设计的最佳途径。预制拼装预应力混凝土桥墩的受力特性与普通钢筋混凝土现场浇筑桥墩的受力特性有较大区别,为了实现中高烈度区桥梁快速化施工建造,对基于位移的预制拼装预应力混凝土桥墩抗震设计方法进行研究。基于节点弯矩-曲率分析和非弹性位移反应谱,提出基于位移的预制拼装桥墩设计方法。首先根据基于性能的设计思想,结合预制拼装桥墩的受力特点,确定5个性能水平和对应的工程需求参数;然后推导塑性转动从接缝张开算起的目标位移的计算方法;提出单柱式预制拼装桥墩直接基于位移的抗震设计步骤,对该种旗帜形滞回响应结构的等效黏滞阻尼、非弹性位移反应谱、设计水平力、弹性开裂刚度等内容进行研究。以某拟静力往复加载试验预制拼装桥墩为例进行直接基于位移的设计,并进行纤维模型非线性地震时程分析,比较两者结果,验证所提方法的正确性。     

淡江大桥主桥设计

淡江大桥主桥跨越淡水河口,主桥采用单塔不对称半飘浮体系斜拉桥,全长920 m,跨径布置为(2×75+450+175+75+70)m,主跨450 m,桥面净宽44.7 m,桥下通航净高20 m,倒Y形桥塔高200 m。在桥塔及两端伸缩缝处的桥墩设置减隔震阻尼器,主梁采用钢箱梁(长660 m)及钢-混结合梁(长260 m),斜拉索按扇形双索面布置,共94根斜拉索。桥梁设计寿命为120年,依据基于性能的设计规范AASHTO LRFD及性能化抗震设计,结构强度满足规范要求。采用风洞试验与数值风力分析验证主桥结构的气动稳定性,结果表明当风速达100 m/s时,结构仍然稳定。     

五O四厂黄河大桥的抗震设计与减隔震关键技术研究

该文以五O四厂黄河大桥3跨预应力混凝土连续梁桥为工程背景,研究了高烈度地震区大跨度高桩承台桥梁的抗震及减、隔震设计方法。建立全桥有限元模型,进行了E1水准及E2水准的地震反应分析及抗震验算。E2水准抗震设计中桩采用考虑轴力变化的纤维梁单元模拟。由于E2水准下桥墩的抗剪及桩身强度不满足要求,又对该桥进行了摩擦摆支座的减隔震设计。详细给出支座减、隔震设计的方法及步骤,并进行了非线性时程反应分析。结果表明减隔、震支座大幅提高了桥梁的整体抗震性能。     

多灾害作用下桥梁设计方法研究综述

为推进综合考虑多灾害作用桥梁设计理论的发展,综述了多灾害作用下桥梁设计方法在国内外的研究进展。首先梳理了考虑多灾害作用开展桥梁设计的起源与发展脉络,在此基础上明确了多灾害的概念内涵及灾害组合模式,着重介绍了基于性能设计方法的原理及其在桥梁结构抗灾设计中的应用,讨论了考虑寿命期性能退化以及基于全寿命成本分析的桥梁抗灾设计方法,最后提出了现有研究存在的问题和不足。研究结果表明：平衡不同灾害的设计需求以寻求最优结构性能,考虑灾害组合作用的设计需求以寻求满意结构性能是目前发展多灾害作用下桥梁设计方法的2条路径;但多灾害作用下桥梁设计方法的完整理论框架尚未系统性建立,在设计目标、标准体系、决策准则、优化方法、灾害组合等方面尚存在一些技术难题有待深入探索,基于性能及全寿命的设计理念在多灾害作用下桥梁设计过程中具有广阔应用前景。     

地震高烈度区高架桥结构选型及受力特点分析

我国地震灾害频发,城市高架桥梁作为交通生命线,抗震安全性尤为重要。目前我国城市高架桥梁普遍采用预制小箱梁和预应力混凝土大箱梁,从抗震分析角度考虑,根据两种结构型式抗震受力特点的不同,以及构造设计不同等方面,对两种结构进行比较,为地震高烈度区城市高架桥梁选型提供借鉴。     

液压阻尼装置在斜拉桥抗震设计中的应用研究

以某斜拉桥为背景,研究液压阻尼装置的布置方案,通过比较减震前后该桥的地震响应,分析液压阻尼装置对大跨度斜拉桥的减震效果及液压阻尼装置的参数对减震效果的影响.采用动力时程分析方法,对比分析3种支撑体系,即漂浮体系、阻尼体系、铰结体系(锁定体系).研究表明,支撑体系对斜拉桥结构的地震响应有显著影响,设置液压阻尼装置能有效地减小大跨度斜拉桥结构塔、梁位移和内力响应.对液压阻尼装置的主要设计参数进行探讨,分析阻尼系数、速度指数对结构地震响应的影响,为大跨度斜拉桥的抗震设计提供理论依据,提出液压阻尼装置参数建议值.     

时程分析法在大蒲春河特大桥主桥抗震验算中的应用

采用时程分析法对大蒲春河特大桥进行抗震分析,对主桥控制部位E1概率和E2概率地震作用下的响应进行验算,并利用验算结果指导该桥的抗震设计.     

苏拉马都大桥引桥抗震分析

苏拉马都大桥是印度尼西哑的一座特大型桥梁,其引桥为预应力混凝土连续箱梁结构,通过V形墩与主桥相连.由于桥址处抗震设防烈度较高,又是跨越马都拉海峡的特大型桥梁,其抗震性能尤为重要.采用两水平的抗震设计方法,从地震输入、地震反应谱分析、非线性时程分析、结构的抗震性能验算等方面对苏拉马都大桥引桥的抗震性能进行分析,结果表明,...     

桥梁结构地震碰撞效应及防落梁措施研究现状

介绍了桥梁结构地震碰撞效应及防落梁措施方面的一些近期进展。在介绍了接触碰撞问题的计算理论及分析方法的基础上,对地震作用下相邻桥梁结构间碰撞效应的理论以及试验研究进展进行了回顾和总结;并针对地震中桥梁上部结构发生落梁的问题,介绍了减轻相邻梁体间碰撞的措施、桥梁伸缩缝处的支承宽度、纵向限位器的设计方法、横向抗震挡块的设计方法等研究方面的进展,分析了各国抗震设计规范对桥梁伸缩缝处支承宽度的规定,同时指出目前我国在这方面研究的欠缺。     

某波形钢腹板组合箱梁桥的抗震性能研究

为了探究波形钢腹板组合箱梁桥的抗震性能,为类似工程的抗震设计提供技术支持,以某组合梁桥为例,首先介绍了时程分析方法的理论,然后利用Midas Civil有限元软件,对该组合梁桥在不同方向地震波影响下的位移和内力情况进行了数值模拟研究。成果表明:Nemark法的实质是对线性加速度法的修正和改进,该方法对结构力学模型进行了合理的简化,在基于有限元的桥梁结构抗震性能分析中能得到良好的应用效果;水平向地震波对波形钢腹板组合箱梁的影响最大,以桥墩墩底和中跨跨中位置的影响最为严重。