碰撞对山区高墩桥弹塑性动力响应的影响

为了研究碰撞对山区高墩桥动力响应的影响,以某一大跨度高墩桥体系为原型,充分考虑了碰撞过程中的刚度变化、能量耗散以及桥墩的非线性行为,基于OpenSess平台建立了两种典型桥跨结构的弹塑性动力分析模型.在此基础上,利用所选的天然地震波和人工地震波对比分析了碰撞效应对山区高墩桥弹塑性动力响应的影响.研究结果表明：碰撞会对高墩桥结构的动力响应产生较为明显的影响,特别是场地条件较差时,其最大改变率为15.86%,桥墩与主梁的连接方式会进一步改变碰撞对桥墩变形的影响程度;相邻结构动力特性差异越大,高墩桥体系发生碰撞的概率就越大,但碰撞次数的增加可能会对桥墩变形起到限制作用,降低桥墩的响应,在确定山区高墩桥体系相邻结构周期比时,既要考虑相邻结构动力特性差异对碰撞概率的影响,还应考虑其对碰撞效应的影响;高墩桥的梁-桥台碰撞主要受地震动作用大小的影响,地震动的强度和相邻结构动力特性的差异均会对梁-梁碰撞产生影响,在对高墩桥进行减撞防撞设计时,应针对不同的碰撞位置采取不同的措施.     

碰撞对山区高墩桥弹塑性动力响应的影响

为了研究碰撞对山区高墩桥动力响应的影响,以某一大跨度高墩桥体系为原型,充分考虑了碰撞过程中的刚度变化、能量耗散以及桥墩的非线性行为,基于OpenSess平台建立了两种典型桥跨结构的弹塑性动力分析模型.在此基础上,利用所选的天然地震波和人工地震波对比分析了碰撞效应对山区高墩桥弹塑性动力响应的影响.研究结果表明:碰撞会对高墩桥结构的动力响应产生较为明显的影响,特别是场地条件较差时,其最大改变率为15.86%,桥墩与主梁的连接方式会进一步改变碰撞对桥墩变形的影响程度;相邻结构动力特性差异越大,高墩桥体系发生碰撞的概率就越大,但碰撞次数的增加可能会对桥墩变形起到限制作用,降低桥墩的响应,在确定山区高墩桥体系相邻结构周期比时,既要考虑相邻结构动力特性差异对碰撞概率的影响,还应考虑其对碰撞效应的影响;高墩桥的梁-桥台碰撞主要受地震动作用大小的影响,地震动的强度和相邻结构动力特性的差异均会对梁-梁碰撞产生影响,在对高墩桥进行减撞防撞设计时,应针对不同的碰撞位置采取不同的措施.      

地震空间变化性对高墩铁路桥碰撞响应的影响

为了研究不同地震动参数对高墩铁路桥碰撞的影响,以一座典型高墩铁路桥为例,基于OpenSees平台采用弹塑性动力时程分析方法对其在一致激励及多点激励下的碰撞响应进行了理论分析.首先,采用Hertz-damp模型充分考虑了结构在碰撞过程中的能量耗散和刚度变化;其次,依据中国桥梁抗震规范并基于"谱兼容"的方法选取了符合不同场地条件的天然地震记录;最后,在此基础上完成了考虑行波效应和场地效应的高墩桥碰撞响应对比分析.研究结果表明:地震动的空间变化性不但会对桥梁结构的内力产生显著影响,还会增大结构的振幅或加剧相邻结构之间的不同步振动,从而显著增大碰撞发生的概率和碰撞力的大小,在桥梁的抗震设计中应考虑其对桥梁结构碰撞产生的影响,否则会错误的估计结构的响应;行波效应会改变地震动的相位角,对梁-梁处的碰撞影响更为显著,特别是视波速较小时,而场地效应会增大地震动的幅值,对梁-桥台处的碰撞影响更为显著,在进行防撞减撞设计时不但要考虑地震动的空间效应,还应充分考虑导致结构不同部位发生碰撞的主要因素,以便采取合适的减撞措施和设计方法.      

行波效应对大跨连续刚构桥易损性影响分析

为了分析地震动的行波效应对山区大跨连续刚构桥易损性的影响,以西南地区某高墩大跨连续刚构桥为研究对象,采用谱兼容的方法选取了20条地震记录对桥梁结构进行了一致激励和多点激励下的增量动力分析,并得到其易损性曲线.研究结果表明:墩高越高,桥墩相对位移越大,最高墩的相对位移为矮墩的1.03~2.81倍,但矮墩发生损伤的概率要大于高墩,在抗震设计中应得到重视;与一致激励相比较,考虑行波效应时,矮墩发生轻微损伤和中等损伤的概率降低,高墩发生轻微损伤和中等损伤的概率增大,但行波效应会同时增加矮墩和高墩发生严重损伤的概率,因此在高墩桥的抗震设计中,特别是在高烈度地区,应考虑行波效应对桥梁结构的影响.     

大跨度高墩连续梁桥空间地震反应分析

本文建立了梁，墩空间耦联体力学模型，计算分析了大跨度高墩连续梁桥的横向地地震反应；探讨了该桥在地震作用下的相位差效应，以及桥梁横向刚度对其地震响应的影响。研究结果表明，地震波的相位差效应对于大跨度高墩桥是不利的；梁的横向刚度对该桥的横向地震反应影响不大。     

连续刚构桥船桥碰撞的计算模型和动力响应

以连续钢构桥为例,基于碰撞理论和边界等代原理,研究了船桥碰撞的计算模型;基于Timoshenko剪切变形理论和Hamilton能量泛函变分原理,考虑桥墩的弯曲、剪切、地基效应和上部结构的影响,导出了碰撞体系的动力微分方程;采用积分变换方法,对碰撞体系的控制微分方程和边界条件进行Laplace变换,在频域内求得波动解;运用Crump逆变换方法,使用数学软件Matlab编程进行数值反演,得到时域内的撞击力和各种动力响应。     

地震作用下简支梁桥梁间碰撞的反应性能

现行《铁路桥涵技术规范》和《铁路工程抗震设计规范》均没有考虑地震作用下简支梁桥发生的碰撞问题，通过对一座两跨16m简支梁桥的分析可以知道，在简支梁桥一般所采用的梁间距下，有可能发生梁间的碰撞作用，碰撞作用会改变原有桥梁的受力形式，加大了其破坏程度．针对梁间距、地震波、地基土的变形等影响梁碰撞的不同因素做了分析讨论．结果表明梁间距较小时产生的碰撞响应也较小，足够大的梁间距使相邻梁不发生碰撞作用，输入不同地震波，考虑地基的转动变形都会对碰撞产生不同的影响．     

高烈度地震区不等高墩桥梁延性抗震计算分析

针对山区公路桥梁的典型特点,阐述了一座高烈度地震区不等高墩桥梁延性抗震设计的工程实例.通过引入弹塑性纤维梁柱单元,采用非线性动力时程法,重点分析了该桥在E2人工拟合地震波作用下的地震反应特性.计算结果表明,通过选用合理的结构体系,采用延性抗震设计方法能够实现此类桥梁大震不倒塌的设防目标.     

连续刚构桥顺桥向非线性地震反应研究

以一座大跨高墩连续刚构桥为对象,采用纤维单元,建立该桥的动力分析模型,沿顺桥方向分别输入不同类型场地上的实际地震动,计算其非线性时程响应。比较了场地条件对大跨高墩连续刚构桥地震响应的影响,指出了连续刚构桥墩高差异较大时抗震设计中应注意的问题,并讨论了轴压比对桥墩滞回性能的影响。     

地震作用下近断层连续梁桥弹塑性分析

为了评估地震作用下近断层大跨度连续梁桥抗震性能,以山区某大跨度连续梁桥为研究对象,基于有限元数值方法进行抗震分析与性能评价。选取近场脉冲型地震波与非脉冲地震波,分别对大跨度连续梁桥进行弹塑性非线性动力时程分析。对比分析不同脉冲周期的地震下近断层大跨度连续梁桥设计控制截面的内力和变形响应,研究了脉冲周期对结构地震响应的影响规律。最后引入Ap/Vp来表征地震动的特征,基于弹塑性分析模型进而研究矮墩大跨连续梁桥在不同Ap/Vp下的地震响应特征。结果表明：不同脉冲周期对结构响应的影响程度不同,中等周期脉冲（6.99 s左右）比长周期脉冲（11.93 s左右）地震作用下结构响应改变率最多增加了11.9倍;1号墩横向和2号墩横向地震响应的变化规律总体相似,均随着Ap/Vp值的增大呈先增大后波动性下降的趋势。     

山区桥墩的泥石流冲击响应研究

为研究泥石流中的块石与桥墩碰撞后的动力响应特性,基于有限元动态接触方法,对三维实体桥墩模型在泥石流作用时的动态响应进行详细研究。研究表明:流体作用下,块石对桥墩的冲击作用不容忽视;墩顶位移随流体流速、压力增大而不断增大;在山区桥墩设计时,应考虑桥墩在偶遇泥石流下的桥墩的抗冲击能力与墩顶上部的变形能力。     

多塔矮塔斜拉桥结构体系的适用性研究

为研究多塔矮塔斜拉桥结构体系的适用性,以常德沅水四桥为工程背景,分别建立半漂浮、塔梁固结和刚构体系空间有限元模型,对结构在静动力工况下的作用效应进行分析比较。计算结果表明:刚构体系结构刚度大,静力及地震作用下荷载效应分布比较均匀,但在整体升温时桥墩和桥塔将出现很大的内力。半漂浮体系和塔梁固结体系在荷载作用下变形大,温度内力相对较小,制动力和地震作用下各墩响应差别明显。沅水四桥采用刚构和塔梁固结组合的结构体系,解决了温度作用下边墩受力过大的问题;固结墩分成紧靠的双肢可减小桥墩的抗推刚度,不增加基础工程量,又达到良好的美学效果,可为今后同类型桥梁设计提供参考。     

高墩曲线桥梁地震碰撞响应分析

在强烈地震作用下,巨大的碰撞力能导致支座破坏甚至落梁,目前,对于桥梁伸缩缝碰撞研究较少,尤其对于高墩曲线梁桥,其碰撞方向不确定,碰撞行为更复杂。文中讨论高墩曲线桥两联问的碰撞分析动力模型的建立方法,采用时程分析法,针对墩高、曲率半径、伸缩缝间隙、临梁周期比等参数对碰撞响应的影响规律进行分析,讨论产生碰撞的最不利情况。     

接触面对驳船撞击桥墩动力响应的影响

碰撞接触面形式对驳船撞击桥墩的动力响应存在影响。利用有限元分析方法,研究了驳船与桥墩分别以平面接触和弧面接触碰撞时的撞击力及撞深规律,讨论了碰撞响应差异的力学机理,分析了不同接触形式下桥墩结构的碰撞动力响应;根据驳船撞击作用下桥墩的最大动力响应等效原则,提出了可供桥墩设计所用的等效撞击力。结果表明:驳船撞击桥墩时呈现明显的瞬时弹性碰撞和后期非弹性碰撞2个阶段,碰撞接触面尺寸和形状对驳船撞击桥墩的弹性和非弹性碰撞响应均存在显著影响,最大撞击力不一定能直接作为桥墩的设计依据,而等效撞击力可以作为桥墩的设计参考值。     

大跨斜拉桥纵向地震碰撞响应参数分析

为研究地震作用下大跨斜拉桥的纵向碰撞响应问题,基于主引桥周期不一致表现出的动力特性差异,建立主引桥伸缩缝处碰撞效应非线性计算模型。在此基础上,研究主桥、引桥分别作为主动碰撞体时主引桥周期比对碰撞效应的影响规律。研究结果表明:若仅发生引桥为主动碰撞体的单边碰撞,引桥基本周期T1越低,碰撞效应对主桥影响越大。随着周期比的增大,主桥的抗震位移和弯矩需求可能增大,也可能减小;当主桥为主动碰撞体时,主桥抗震参数需求增大幅度小于引桥为主动碰撞体模式;主桥为主动碰撞体更易激起较大的碰撞力,这种表现将随着地震波有效加速度峰值和持续时间的增大而增大;主桥和引桥分别为主动碰撞体时对应的位移响应将呈现完全相反的结果,这也说明碰撞效应的不同源于地震波的纵向传播方向的不同。     

双柱式桥墩刚度对桥梁地震响应分析

为研究桥墩刚度对高墩桥梁抗震性能的影响,以带溪高架桥为研究背景,利用midas-civil选波工具选取合适地震波,建立了一致激励地震作用下的连续梁桥,并考虑P-Δ效应和非线性的影响,分析桥墩高度、桥墩截面尺寸及形式对桥梁抗震影响。通过改变墩径（墩径由1.2 m变化至2.4 m）抗震分析表明双柱墩直径对墩顶位移影响效果并不明显,墩径过大会导致桥墩内力较大;对不同墩高（墩高由20 m变化至50 m）地震响应分析表明墩高对墩顶位移起到控制作用,但墩高变化对桥墩所受轴力影响不大;由于P-Δ效应和约束影响,全桥为中间高墩、两边矮墩时具有较小的地震响应;在墩高为30 m情况下,相对于薄壁墩和实体墩,双柱式墩具有较好的抗震性能。     

洛河特大桥抗震性能计算

为了准确计算洛河特大桥的地震反应,基于大跨径桥梁地震反应分析方法,建立了考虑桩-土相互作用的全桩模型,将波速大于500 m.s-1处的桩截去,并考虑桩-土相互作用的截桩模型与考虑各桥墩处场地土不同所产生的多点激励以及地震波有限波速传播所引起行波效应的大质量模型,采用大型通用有限元程序ANSYS进行桥梁三维地震动态时程分析。结果表明,高墩的位移响应与轴力大;墩越矮,横桥向剪力、顺桥向剪力以及顺桥向弯矩越大;截桩模型与全桩模型的位移响应在横桥向与顺桥向的最大偏差分别为7.4%与8.2%,故截桩模型可用作长桩桥梁时程的简化分析;大质量模型受质量块的大小以及桥墩高差的影响较大,跨径小于160 m以及桥长小于660 m的连续刚构桥对行波效应不敏感,因此,在高墩大跨径连续刚构桥抗震设计时,应考虑桩-土相互作用,并加强高墩的延性设计与矮墩的截面抗力设计。     

连续T梁墩梁固结后结构受力影响分析

简支变连续T梁是公路建设中常用的一种结构形式,对于山区高墩桥梁,可以将桥墩与主梁固结,以改善墩身受力,提高整体稳定性。以山区高墩桥梁为例建立全桥模型,对墩梁固结及支座体系进行静力分析,得到不同工况下的结构内力,并对其变化趋势进行了分析比较。     

轻质混凝土连续刚构抗震性能分析

以某连续刚构为工程背景,研究采用轻质混凝土上部结构的高墩大跨连续刚构桥的抗震性能.通过对比分析,得知采用轻质混凝土和普通混凝土上部结构的全桥动力特性差异及其原因;采用纤维梁单元模拟桥墩塑性铰,分析了在大震激励下两种结构桥墩的塑性铰破坏程度与滞回耗能.分析结果表明,采用轻质混凝土上部结构能明显降低桥墩塑性铰区域的内力响应、消耗的能量及破坏程度.     

基于IDA的钢筋混凝土桥墩随机地震响应概率特征分析

选取56条ⅡI类场地近场地震波,采用IDA分析方法,对3个不同墩高的混凝土桥墩进行分析.以桥墩的墩顶位移响应为研究目标进概率特征统计,得出以下结论:对于低周期桥墩,墩顶位移响应及地震波峰值加速度在取双对数的情况下,对于每个地震波峰值加速度,位移响应的对数近似可以看成正态分布,且位移响应对数的均值与地震波峰值加速度的对数呈线性关系,其方差随着地震波峰值加速度的增加呈增大趋势,但并非线性关系.同时,墩的高度也是影响墩顶位移响应离散性的因素之一,墩的高度越大,墩顶位移的离散性也越大.