高烈度区非规则连续T梁桥抗震设计研究

结合我国现行公路桥梁抗震设计规范,使用大型通用有限元程序ANSYS,对高烈度地震区一座4跨非规则连续T梁桥分别设置板式橡胶支座和铅芯橡胶支座方案,采用非线性时程分析方法计算结构在E2地震作用下的地震响应,对比分析减隔震与非减隔震方案的桥梁地震响应,并进行桥墩抗震性能验算,总结了铅芯橡胶支座对非规则连续T梁桥的减隔震效果,为同类桥梁的减隔震设计提供参考。     

三维隔震连续梁桥模型结构地震模拟振动台试验

为发展作者研发的新型三维隔震装置,研究不同强度、不同特性地震作用下三维隔震连续梁桥的地震响应和三维隔震效果,设计并制作了一座1/25缩尺比例的三维隔震三跨连续梁桥和单跨水平隔震梁桥模型结构,设计了适合于桥梁模型的三维隔震支座和常用普通叠层橡胶隔震支座。在此基础上,对三维隔震连续梁桥和水平隔震单跨梁桥进行水平和竖向地震模拟振动台试验。研究结果表明:在几乎所有地震作用过程中,所研发的三维隔震支座能安全、有效地发挥作用,试验结束后三维隔震支座没有发生损坏。水平地震作用下,无论地震强度大小三维隔震支座和水平隔震支座都具有较好的水平隔震效果,主梁水平加速度减震效果可达50%~80%。近断层脉冲型地震动作用下,铅芯橡胶支座的水平隔震效果明显优于普通叠层橡胶支座。竖向地震作用下,采用普通叠层橡胶支座的单跨梁桥主梁竖向峰值加速度可能会明显放大,最大可能放大近1倍;即使部分地震激励下峰值加速度没有放大,在局部时段仍有明显放大现象,但是采用三维隔震支座的连续梁桥主梁竖向峰值加速度比墩顶竖向峰值加速度一般可减小30%左右,最多可达50%,且基本没有出现局部时段放大现象。三维隔震梁桥在水平和竖向地震作用下都表现出良好的隔震效果,为三维隔震技术在桥梁工程中的应用提供了依据。     

曲线PC箱梁桥隔震体系的非线性分析

为了改善曲线PC箱梁桥的抗震性能,基于空间有限元法,采用非线性弹簧单元模拟铅芯橡胶支座,考虑了减隔震支座的非线性特性,以一座三跨曲线PC连续箱梁桥为例,分别对设置板式橡胶支座及铅芯橡胶支座的结构体系进行了非线性动力时程地震响应分析,并研究了铅芯橡胶支座在曲线梁桥中的减隔震效果.分析结果表明:铅芯橡胶支座具有很好的减隔震效果,能显著降低下部结构的地震响应值;多维地震荷载作用下,曲线箱梁桥的受力更为不利.     

减隔震支座对梁式桥抗震性能的影响

采用编制的二维有限元程序，对采用铅芯橡胶支座作为减隔震装置的桥梁结构进行了非线性动力分析，研究了不同场地的地震激励、地震烈度、桥梁墩高和截面尺寸、支座参数等因素对桥梁结构抗震性能的影响，并与板式橡胶支座进行了比较。分析结果表明，铅芯橡胶支座可以有效地降低结构的位移和内力响应，改善结构的抗震性能。     

方形铅芯橡胶支座力学性能试验研究及隔震桥梁地震响应分析

为开发出能更好适用于桥梁隔震的支座,对方形铅芯橡胶支座进行了力学性能试验,并与铅芯橡胶支座力学参数理论公式计算的结果进行了对比,吻合较好,从而为方形铅芯橡胶支座的设计提供依据。在此基础上以某一四跨连续梁桥为例计算其地震响应,分析了方形铅芯橡胶支座的隔震效果。研究表明,方形铅芯橡胶支座性能稳定、力学性能良好、安装方便、隔震效果好,是一种理想的桥梁隔震装置。     

双层连续梁桥等效线性化方法隔震分析

为了在现行桥梁设计软件上进行连续梁桥的隔震分析,模拟铅芯橡胶隔震支座在地震、温度荷载作用下的非线性,研究了采用等效线性化方法进行桥梁隔震分析的步骤与精度。假设支座初始刚度,加载计算支座的相对位移,并得到支座水平刚度,经过反复迭代得到铅芯橡胶隔震支座的等效刚度。在此基础上将体系简化成线性系统按弹性方法进行计算,以安装了铅芯橡胶隔震支座的双层连续梁桥为例,分别计算等效模型和非线性模型在水平地震、均匀升温、横向风荷载和制动力作用下的响应,并讨论了等效线性化方法计算时的相关问题。与非线性分析结果比较,等效线性化法可以模拟水平地震和温度荷载作用下支座的非线性,结果满足桥梁工程的精度要求。隔震支座在横向风荷载和制动力荷载作用下一般不会屈服,使用第一刚度计算即可。     

泉州晋江大桥引桥隔震设计

泉州晋江大桥引桥40 m连续箱梁,具有“混凝土梁较重、结构较刚、联长较大、各墩刚度变化较大”的结构特点。为解决高地震烈度区域混凝土桥梁抗震设计难题,采用减隔震设计方案,利用铅芯橡胶隔震支座改善结构动力特性,从而大大降低了结构地震响应,在整体上提高了结构的安全性及抗震性能,并具有较好的经济效益。     

铅芯橡胶支座减隔震效果分析

以打杏坡大桥为工程依托,简要介绍铅芯橡胶支座。运用Midas civil有限元软件建立打杏坡大桥三维有限元动力模型,分析并比较采用普通支座或铅芯橡胶支座的桥梁在E2地震作用下的桥梁结构地震响应,着重分析铅芯橡胶支座对桥梁减隔震的效果。分析结果表明,铅芯橡胶支座可有效延长桥梁自振周期,大幅改善桥梁在地震中的受力情况,具有很强的耗散地震力的能力。     

铅芯橡胶支座在简支梁桥减隔震设计中的应用

在高地震烈度区,减隔震设计逐渐成为桥梁结构抗震设计的重要方法。以水晶大桥为例,对使用了铅芯橡胶支座的减隔震方案与传统的抗震方案进行了分析比较,并考虑了地基土桩土作用效应,验证了在高地震烈度区使用铅芯橡胶支座对桥梁有较好的减隔震效果。     

铁路钢桁拱桥减隔震支座设计参数的优化研究

以武广客运专线上一座钢桁拱桥为例,运用结构最优化理论建立了考虑地震时车辆运行安全性的铁路钢桁拱桥模型,采用ANSYS中的零阶优化方法对其减隔震支座进行优化设计,在优化过程中考虑Rayleigh阻尼系数的变化对减隔震体系的影响,实现了对铅芯橡胶支座动力设计参数的优化.通过计算分析,得出了铅芯橡胶支座动力参数对桥梁地震响应的影响规律:在应用LRB对不同场地条件下的铁路钢桁拱桥进行减隔震设计时,屈服后刚度与屈服前刚度比α对结构地震响应有重要影响.因此,可以采用改变屈服后刚度与屈服前刚度比α的简化设计方法,满足桥梁地震响应的要求.为了提高系统的优化效率,在进行减隔震支座优化时,行车安全性的约束可以在优化过程外考虑,即在支座参数优化解确定后,再进行车辆地震输入谱密度强度SI值的验算.     

地震作用下LRB隔震桥梁碰撞临界间隙分析

采用LRB隔震支座增大了梁体在地震作用下碰撞的可能性,确定隔震梁桥邻跨间避免地震碰撞的最小间隙对于桥梁减隔震措施的设计有着显著意义.以隔震连续梁桥梁端相对位移为研究对象,通过桥梁结构拆分,运用振型分解法推导梁体在地震作用下相对位移的最大值反应谱计算方法.采用等效双线性铅销橡胶支座模型,通过迭代计算梁端相对位移并分析SRSS和CQC振型组合法适用性.采用非线性时程分析法计算连续梁的相对位移,验证了反应谱方法预测梁端地震临界间隙的可行性.结果表明:地震作用下梁端相对位移与相邻结构的周期和阻尼比有关,梁端采用CQC组合的反应谱方法能较好预测梁体在地震作用下梁体避免碰撞的临界间隙.提出了基于反应谱方法隔震桥梁间隙设计方法,可供设计人员参考.     

摩擦摆减隔震支座在高烈度区高架桥的减震效果分析

该文介绍了摩擦摆式支座减隔震工作原理。该类支座减隔震性能主要影响参数为摩擦副的摩擦系数和球面等效曲率半径。为了研究高烈度区该类支座减隔震效果,通过对某高架桥一联3×30m预应力混凝土连续箱梁桥模型的计算分析,得出在不同参数组合下桥梁结构的地震响应,讨论了各参数对结构响应的影响规律,并对工程应用中选取较优的参数提出了建议,为高烈度区修建高架桥梁积累经验。     

大跨连续梁桥不同支座体系地震响应对比及参数研究

为解决大跨连续梁桥在不同支座体系下的地震响应及阻尼器参数对主梁位移的影响,以某座大跨(70+110+70)m连续梁桥为例,分别采用盆式支座、摩擦摆减隔震支座和摩擦摆减隔震支座+阻尼器支座体系,通过有限元软件Sap2000模拟分析桥梁在地震作用下的特性。结果表明:1)在地震作用下,采用摩擦摆减隔震支座体系能有效降低桥墩的地震响应;2)在摩擦摆减隔震支座增设阻尼器可减小主梁位移,但桥墩内力随之增大;3)阻尼器的参数应依桥梁的特性合理选用。     

预应力混凝土连续箱梁桥破坏性试验研究

以沪宁高速公路新兴塘大桥主桥为例,介绍了预应力混凝土连续箱梁桥破坏性试验的方法,对加载方式、测试方法、试验现象和试验终止条件等进行了详细描述。考虑混凝土和钢筋的非线性行为以及预应力效应,建立了桥梁结构的整体三维非线性实体有限元模型,根据试验实际加载过程对桥梁试验进行了仿真计算。通过对试验测试结果和计算结果的分析,获取了试验桥梁的变形、应力和裂缝的发展规律,研究了桥梁的受力特性、破坏机理和承载能力等情况。研究结果表明,试验桥梁具有良好的刚度和强度,其破坏过程符合传统认识和设计假定,承载能力具有较大的安全储备,能够满足安全与使用要求。试验研究的结论可为预应力混凝土连续箱梁桥的试验、设计与维护提供参考。     

不同承台结构形式对大跨刚构桥抗震性能的影响分析

为探究高烈度区不同承台结构形式对大跨预应力混凝土连续刚构桥梁抗震性能的影响,以某座108 m+188 m+108 m双幅双肢薄壁墩连续刚构桥为工程背景,采用时程分析方法对该桥进行三向激励,对比研究纵联横离式、纵联横联式、纵离横离式、纵离横联式共4种承台结构形式对两幅桥墩柱和桩基内力、位移动力响应的影响。结果表明：采用纵离的承台形式在纵向地震下,桩基内力需求降低了30%~70%,墩柱内力需求降低了26%~33%,且与纵联的承台形式相比,桩身拉力减少较多;采用横联的承台形式在横向地震下,桩身轴力需求降低11%,且基本不存在拉力,桩基和墩柱的内力响应虽分别增大30%和16%,但与纵向减小量的相比,增加幅度较小。因此,为提高特大桥全寿命周期的安全性和经济性,对于以地震响应为控制设计核心要素的高烈度区大跨连续刚构桥梁,建议采用纵离横联式的承台结构形式。     

整体式桥台-H形钢桩-土体系抗震性能试验

整体桥因其全周期寿命长、整体性好和养护费用低等特点，得到了广泛应用，但对其在地震荷载作用下的受力特点和变形规律还缺乏深入研究。基于此，以某整体桥为背景，制作桥台-H形钢桩试验模型，开展整体式桥台-H形钢桩-土体系抗震性能拟静力试验研究，分析桥台-H形钢桩的破坏模式、滞回性能、骨架曲线、水平变形和桥台转角等变化规律。试验结果表明：H形钢桩出现较大的负向残余变形，但负向加载下H形钢桩未出现破坏；台后、台底及桩顶土体均出现大范围脱空；试件的等效黏滞阻尼比约为0.35，具有良好的耗能能力；正向加载下试件的弹性抗弯刚度是负向的12.6倍，最大承载力是负向的3.85倍，台后土对试件的刚度和承载力影响显著；破坏时试件刚度减小至初始刚度的33%，退化不显著；相比位移延性和割线刚度，采用环线刚度分析其抗震性能更为合适，改进后的割线刚度能更准确地反映试件的刚度退化；考虑整体和局部累积变形的影响，大加载位移作用下，桩身出现较大的负向整体累积变形，且桩身沿深度方向多处出现局部累积变形；加载过程桥台仅发生刚体位移，正向转角逐渐增大，负向转角先增大后减小再转为正向倾斜。研究发现整体式桥台-H形钢桩-土体系拥有优越的抗震性能。     

桥面铺装对中小跨径桥梁力学性能影响研究

为分析桥面铺装对中小跨径桥梁受力的影响,以空心板桥为例,通过足尺构件破坏试验,分析铺装层对主梁裂缝、变形和承载力的影响,结合整桥的荷载试验,建立3种分析模型与测试结果进行比较,并探讨了铺装层厚度对整桥受力性能的影响。结果表明,加载过程中桥面铺装与主梁共同受力性能良好,达到极限状态时,铺装层与主梁结合面无水平裂缝出现,桥面铺装能显著提高主梁的抗裂性能和极限承载力;车辆荷载作用下铺装层能够参与整桥受力,随着铺装层厚度加大,梁底拉应力先减小后增大。建议中小跨径桥梁设计和评估时,应适当考虑铺装层对主梁力学性能的贡献。     

基于拉索减震支座的高墩桥梁抗震设计策略

近年来,随着我国桥梁工程的高速发展,桥梁交通网络不断完善,更多的高墩桥梁被应用于实际工程中。以某实际工程中的高墩桥梁为例,提出了基于拉索减震支座的抗震设计策略,对比研究了常规体系、采用摩擦摆支座的减隔震设计方案,分析了不同方案在E2水平地震作用下的桥梁结构响应。分析结果表明：高墩桥梁中采用拉索减震支座、摩擦摆支座都能有效地降低结构地震内力响应。摩擦摆支座与常规体系都可能导致较大的墩梁相对位移;拉索减震支座可有效控制墩梁相对位移,有利于防止落梁灾害的发生,是一种合理有效的抗震设防策略。研究内容可为高墩桥梁抗震设计提供有益参考。     

大跨度连续梁桥的减隔震和延性抗震分析

采用加强固定盆式支座和墩柱强度的方法来强行保证大跨度连续梁桥在强震作用下的结构安全,固定墩会承受较大的地震力,由此导致设计的不经济性.针对上述现象,采用弹塑性减震耗能装置方案对强震区大跨连续梁桥进行减隔震设计.计算表明,通过合理设置装置的屈服力以及后屈曲刚度比,弹塑性减震耗能装置可以起到明显减小固定墩所受地震力、提高结...