以位移为基础的钢筋混凝土桥梁墩柱抗震设计方法研究

对钢筋混凝土桥梁墩柱基于位移抗震设计方法进行了系统的研究,应用UC-Fyber截面分析软件对大量方形和圆形截面进行弯矩一曲率分析,给出了墩柱目标位移的实用计算方法.根据我国2008年版抗震新规范的加速度反应谱得到不同阻尼比时的弹性位移反应谱、不同延性系数时的非弹性位移反应谱及非弹性需求谱,给出了结合我国规范的位移需求3种简化计算方法.进行了3种位移需求简化方法的实例计算,对设计算例用非线性时程分析验证了设计结果.结果表明,桥梁墩柱的目标位移与混凝土强度等级、纵筋配筋率、墩高及截面形式等因素都是有关的;基于等效线性化方法和基于非弹性位移反应谱方法以设计反应谱为基础进行计算,既保证了目标位移的实现,也考虑了结构的安全需求;基于能力谱方法以图形显示设计具有简单直观的特征,但是pushover分析得到的结构能力谱曲线与实际情况仍然存在一定的差别.     

连续梁桥铅芯橡胶支座减隔震简化分析方法的研究

为研究利用反应谱法对桥梁减隔震设计进行简化分析的实用性,以某4跨铅芯橡胶支座隔震连续梁桥为背景,通过有限元软件建立全桥模型,对比简化的反应谱法与非线性动力时程分析的结果,对简化计算方法的精度进行了探究。结果表明,就规则桥梁而言,通过等效线性化的方式利用反应谱进行减隔震体系的抗震分析,其精度较高,概念简单明确,有一定的应用价值;考虑到简化分析结果较非线性时程分析普遍偏小,在设计估算中可能存在一定的隐患,建议对结果乘以1.1的安全系数,以满足设计要求。     

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.     

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。     

减隔震梁式桥抗震分析的单振型反应谱法修正方法

普通非隔震桥梁中,支座刚度大,主梁对下部结构有较大的约束作用,采用单振型反应谱法计算结构内力,精度较高。而减隔震桥梁中,支座等效刚度较小,上下部结构联系弱,振动分离,采用单振型反应谱法计算结构内力,误差较大。为了提高采用简化算法计算一般减隔震梁式桥结构内力的精度,根据此类桥梁前2阶振型的振动特性及作用效应,提出并研究基于单自由度模型的单振型反应谱法修正方法,并通过与具体算例的多模态反应谱法的计算结果进行对比分析,对单振型反应谱法修正方法在减隔震梁式桥抗震分析中的计算精度和适用范围进行研究。研究结果表明:对于一般减隔震梁式桥,采用单振型反应谱法计算时,基本周期、梁体位移、支座位移的计算精度较高,但墩底剪力、墩底弯矩的计算精度严重偏低;采用单振型反应谱法修正方法计算时,可大幅提高墩底剪力、墩底弯矩的计算精度。     

桥梁隔震设计中几种等效线性化方法比较研究

对LRB桥梁设计领域中流行的几种等效线性化方法进行了研究。对各个方法的等效刚度与等效阻尼比的计算进行了比较,确定了其参数敏感性,并对导致其不同的原因进行了初步分析,并分别比较了传统的经典阻尼理论与最新的模态应变能理论求解隔震系统阻尼比的计算方法。针对系统阻尼对桥梁设计反应谱的影响,列举了包括直接位移法在内的几个影响系数计算公式,分析了其中的异同。以一座实桥为例,通过与非线性时程分析比较,对各个等效线性化方法进行了评价。所有的方法大部分情况下均高估了结构的位移响应,即均低估了结构的阻尼。不同方法对结构力与力矩响应的评估水平不同,但是对隔震设计均能起到较好的指导意义。     

强震作用下LRB规则连续梁桥简化设计方法研究

基于等效线性方法及等效塑性铰理论,根据铅芯橡胶支座(LRB)规则连续梁桥的动力特性以及强震作用下隔震支座和桥墩非线性特征将规则连续梁桥结构简化为单自由度体系,并对于体系的等效刚度及等效阻尼比进行了估计.选取主梁位移及桥墩墩顶位移作为目标位移,利用修正的长周期高阻尼位移反应谱进行了基于位移的桥梁抗震设计.最后给出了设计实例,设计结果与采用SAP2000计算的弹塑性时程分析结果比较满足工程精度要求.适用于具有不同性能水平下的规则型LRB隔震桥梁的初步分析和设计,可以为强震作用下LRB隔震桥梁地震反应分析提供参考.     

桥梁的减震设计与分析

在对桥梁减震设计原理进行分析的基础上，利用非线性水平和转动弹簧单元分别代表减、隔震支座和桥墩延性塑性铰的非线性性能，编制了桥梁减震非线性地震反应分析程序，并利用算例分析了桥梁采用减、隔震支座和利用桥墩延性抗震的减震效果。     

隔震桥梁设计中组合阻尼比取值的研究现状

工程师在使用弹性反应谱分析铅芯隔震支座桥梁时,需要确定组合阻尼比来实施等效线性化分析。美国、日本抗震规范均有相应公式规定,台湾学者也提出了规则桥梁的简化分析方法,而国内目前对此问题的研究不多。在调研多国规范和学者论文基础上,总结目前隔震桥组合阻尼比的确定方法,并简单介绍当前的研究进展,为下一步展开对该问题的深入研究打下基础。     

铅芯橡胶支座在简支梁桥减隔震中的应用

为研究在高地震烈度区将铅芯橡胶支座应用于简支梁桥的减隔震效果,以水晶大桥为例进行分析.采用ANSYS分别建立隔震状态和非隔震状态的全桥有限元模型,考虑地基桩一土作用效应,取用50年超越概率10％和2％的计算反应谱进行反应谱分析,并取用与反应谱相同超越概率的地震波进行时程分析.分析结果表明:非隔震状态时,该桥在E1和E2地震作用下桥墩的位移和内力均较大,普通板式橡胶支座不能满足强度和变形的要求;采用铅芯橡胶支座隔震后,该桥桥墩的位移和内力得到了有效的减小,取得了良好的隔震效果;采用反应谱法分析隔震桥梁,通过计入隔震构件的等效刚度,能将非线性问题简化为线弹性问题处理.