近断层地震作用下高铁连续刚构桥减震控制研究

为探究近断层地震作用下高速铁路连续刚构桥的抗震性能及减震控制措施,基于Makris速度脉冲模型,通过Matlab软件人工生成近断层脉冲型地震,利用OpenSees建立某高速铁路(82+146+82) m连续刚构桥线桥一体化有限元模型,分析不同速度脉冲类型、脉冲周期、脉冲幅值对桥梁动力响应的影响。在此基础上,研究不同参数液体黏滞阻尼器对近断层脉冲型地震的减震效果。研究结果表明：速度脉冲会显著增大地震加速度反应谱的长周期谱值,长周期反应谱幅值出现在脉冲周期对应的反应谱周期附近。对于本文算例,当速度脉冲周期Tp为1 s时,单半波速度脉冲为最不利脉冲类型;当速度脉冲周期Tp>1 s时三半波脉冲为最不利脉冲类型;速度脉冲会导致桥梁的墩顶位移大大增加,若不加以控制可能导致桥墩破坏甚至桥梁倒塌。液体黏滞阻尼器可有效降低近断层脉冲型地震作用下高速铁路连续刚构桥的动力响应,减震效果良好。在阻尼系数C为1 000～9 000 (kN·s)/m,速度指数α为0.1～0.9范围内,阻尼系数越大、速度指数越小、液体黏滞阻尼器对墩顶位移和墩底内力的控制效果越好,对于采用液体黏滞阻尼器进行减震控制的高速铁路连...     

近断层地震作用下高速铁路大跨连续刚构桥易损性研究

为探究近断层地震作用下高速铁路大跨连续刚构桥的抗震性能,基于工程需求（EDP）符合对数高斯分布假设获取全桥损伤曲线,提出一种桥梁地震损伤危险性分级方法。在此基础上,考虑桥上无砟轨道的刚度效应,采用OpenSees有限元软件建立了某高速铁路大跨连续刚构桥的轨道-桥梁（线-桥）一体化非线性有限元模型;由80条近断层地震动实录波组成地震动数据库,采用基于概率需求的易损性分析方法详细分析了该高速铁路大跨连续刚构桥的抗震性能。结果表明：对于研究计算条件,近断层地震动速度峰值（PGV）与工程需求间的相关性较强;近断层地震作用下高速铁路连续刚构桥的边支座易出现轻微损伤,当遭遇中高强度（PGV>100 cm/s）近断层地震动时桥梁关键截面的屈服概率较大,当PGV为200 cm/s时桥梁结构会受到严重破坏,而当PGV为300 cm/s时桥梁有极大可能发生完全破坏甚至出现倒塌。研究成果可为近断层区域高速铁路连续刚构桥的抗震设计提供参考。     

大跨高墩连续刚构桥地震响应分析

以芙蓉江特大桥为工程背景,采用有限元软件ANSYS建立了大跨高墩连续刚构桥的有桩和无桩两种空间有限元模型,对其动力特性和地震响应进行了计算分析。采用反应谱法和时程分析法分别计算了E1地震作用下,结构的位移响应和内力响应,考虑了顺桥向+竖向和横桥向+竖向两种工况。分析表明,两种分析方法的计算结果较为接近,且考虑结构的桩土效应后,内力反应不一定变大,即未必是偏安全考虑。     

近断层地震动作用下地铁隧道动力响应分析

为探究地震动引发的断层竖向效应对隧道等地下结构物的影响,选取有代表性的地震动监测数据,建立三维动力有限元模型,分析了不同竖向峰值加速度地震动下隧道结构与地层的动力响应规律.结果表明:断层对地震动具有放大作用,断层附近地层加速度较大;拱顶和拱腰受到地震动竖向效应的影响较大;在竖向地震分量比值较小时,随着竖向地震分量的增加...     

广珠铁路南庄连续刚构桥设计

本文结合广珠铁路南庄双线刚构桥在桥式选择、内力计算等方面的设计谈一些体会。     

急流冲击下大跨度连续刚构桥动力响应分析

急流对桥梁冲击作用不可忽视,且现有规范对急流状态下桥墩的冲击作用考虑不足,未考虑急流对墩的侧向作用力,可能严重低估急流作用对桥梁结构的影响。现以某大跨度连续刚构桥为研究对象,建立刚构桥三维有限元模型,系统地考虑急流对桥墩顺流向和横流向(侧向)的冲击作用,研究不同流速和水深对大跨度连续刚构桥动力响应影响,并与港口规范计算结果进行对比。分析结果表明：在急流状态下,单墩两侧的压强呈非对称分布,构成横流向的瞬时压强差,造成显著的瞬时横流向力,在结构设计中不可忽视;水深在H/2及以上时,桥梁受急流冲击效果急剧增长,水流速度对桥墩最大位移和最大应力影响较大,此时应考虑侧向力对桥墩的影响;随着水深和流速增大,港口规范与数值模拟响应差值逐渐增大,墩顶位移最大可达1.6 cm,墩底应力最大可达4.8 MPa,在急流状态下,数值模拟结果更为保守。     

大跨铁路连续刚构桥地震力分析

以新建松陶铁路跨第二松花江大跨度连续刚构桥为研究对象,运用midas对其动力特性进行了分析,得到了成桥状态下结构的自振特性及有效振型参与质量,确定了运用反应谱法对地震作用进行振型组合时所必须的振型阶数,并结合反应谱法对该桥进行了地震反应分析,分别得到地震作用下结构的反应最大值,同时根据抗震计算结果对桥墩和桩基础进行配筋验算。     

大跨径连续刚构桥的随机地震动响应分析

以苏通长江大桥辅航道桥为工程背景,考虑结构自重引起几何非线性以及桩土相互影响,建立该桥的地震分析模型,分析行波效应、部分相干效应和局部场地效应对结构地震响应的影响规律。结果表明:行波效应总体上削弱结构的位移响应,对内力响应的影响较大,在相位差为1s的情况下,面内弯矩响应的增幅达到25%;局部场地效应对内力及位移响应的影响均较大;相干效应削弱桥梁主墩的弯矩响应。     

重载铁路小半径曲线连续刚构桥设计研究

以山西昌泰能源三交东铁路专用线(30+3×40+30) m预应力混凝土连续刚构桥为研究对象,该桥位于半径300 m的曲线上,最大墩高40 m,列车荷载为\"ZH荷载\"(重载列车)。从内力、变形、稳定性、自振特性等方面对结构进行验算,并分析不同曲率半径对结构及自振频率的影响。研究结果表明,桥梁的内力、变形和稳定性等均能满足规范要求,随着曲率半径的增大,桥梁结构内力和自振频率逐渐减小,其中扭矩的变化幅度最大。     

近断层地震区铁路钢桁拱桥抗震性能和对策研究

为给近断层地震区修建上承式铁路钢桁拱桥提供技术支撑,本文以列衣大桥拱桥方案为研究对象,分析了具有长周期、大脉冲及高竖向分量特性的近场地震动和地震行波效应对钢桁拱桥地震响应的影响规律,并据此开展了减隔震装置设计参数及结构抗震性能优化设计研究.结果表明:(1)相对于按照规范反应谱拟合的远场地震动,具有长周期、大脉冲特性的近...     

基于环境振动的既有预应力连续刚构桥地震响应分析

建立了基于环境振动的既有预应力混凝土连续刚构桥的地震响应分析方法。该方法主要包括现场环境振动实验与系统参数识别、桥梁有限元建模、基于动力的有限元模型参数修正、桥梁地震波选择以及桥梁动力时程反应分析等步骤。利用该方法进行了泉州后渚大桥———五跨预应力混凝土连续刚构桥的动力时程反应分析,结果表明:必须考虑竖向地震动和行波效应的影响,最不利截面位于墩梁结合面和墩底。此类分析对于桥梁养护与维修、长期健康监测具有重要的意义。     

大跨度跨海铁路连续刚构桥波浪荷载动力响应研究

运用Reynolds平均法对一座大跨度跨海连续刚构桥的波浪场进行数值模拟,建立波浪-连续刚构桥空间振动的有限单元分析模型,计算波高分别为2、3、4、5、6、8 m时的波浪荷载以及波高为2.4 m时不同周期的波浪荷载作用在桥梁上的动力响应.结果表明:跨中横向位移和墩顶横向位移均随波高的增大而增大,但波高增大到一定值时,跨...     

铁路小半径大跨度曲线连续刚构桥设计分析

兰州至中川铁路西固黄河特大桥主桥采用(80+2×120+80)m预应力混凝土连续刚构跨越黄河,主桥位于半径800 m的曲线上。本文介绍了主桥的设计情况,并进行了直线、曲线桥梁对比分析,从支反力、内力、变形、预应力损失、自振特性等方面给出了直线、曲线分析模型的计算结果,对于认识及理解小半径曲线桥梁的受力特性具有参考价值,对类似桥梁的设计具有指导意义。     

近断层地震动下可更换构件铁路高墩易损性分析

针对一种具有可更换构件的新型铁路高墩结构,以各排可更换杆件为研究对象,对其进行地震易损性对比分析。借助OpenSees平台建立全桥有限元动力分析模型,以可更换构件的材料应变作为损伤指标,地震动峰值加速度为地震动强度指标,输入294条地震波,进行增量动力分析(IDA),得到各排可更换构件的IDA曲线簇。结合定义的极限状态,建立易损性曲线,获得各排可更换构件处于各极限状态的超越概率,并从概率角度对可更换构件高墩结构的抗震性能进行评价。研究结果表明：次要可更换构件的斜腹杆随着地震强度的增大逐排屈服,实现了分级耗能;各排斜腹杆在9度罕遇地震动作用下超越可修复性损伤状态的概率不足11%,处于基本完好状态概率较大。9度巨震作用下墩顶及墩中区域的1至5排斜腹杆超越可修复性损伤的概率均大于70%,大概率处于严重损伤状态。次要可更换构件中的竖杆及弦杆在9度巨震作用下,承担的地震内力较小,故始终保持弹性状态。主要结构墩柱在9度巨震作用下大概率处于可修复性损伤状态,发生严重损伤状态的概率不足1%。可更换杆件集中结构塑性损伤,达到预期的损伤控制效果,满足可恢复性高墩结构基于强震作用下主要结构无损伤或低损伤,次要构件可更换或可修复的设计理念。     

近断层地震反应谱特性分析研究

为明确近断层地震反应谱的特征及其与抗震设计规范中标准反应谱的差异,以此指导近断层地区桥梁的抗震设计,通过统计分析与对比,开展近断层地震特性的研究,选取126条具有典型脉冲特征的近断层地震波,并按照断层类型分为3类,分别计算地震反应谱,并求得平均谱值。将结果与我国规范反应谱及39条ATC63远场地震波反应谱进行对比分析。研究结果表明：长周期范围(1.5~9 s)脉冲型地震波的反应谱明显高于我国现行规范的规定和ATC63远场地震波,最大可达3.7倍。我国规范规定的反应谱用于近断层结构设计时偏于不安全;在3类脉冲型地震波中,正逆断层的脉冲反应谱最大,近断层桥梁抗震分析应输入正逆断层脉冲型地震;对长周期结构抗震分析,应考虑近断层因素的影响。     

CRH2型动车组在大跨度连续刚构桥上的制动响应分析

为了研究大跨度连续刚构桥在CRH2型动车组制动力作用下的性能,建立了线路–桥梁有限元分析模型。依据动车组的制动减速度特性曲线,计算了车体的制动力时程。利用线性插值原理,编程计算了钢轨各节点的制动力时程。将轨面各节点的制动力时程和竖向力时程施加于结构,利用Midas有限元软件进行了动力响应分析。结果表明,主梁纵向变形具有累积性;制动力和竖向力联合作用下,连续刚构桥的纵向位移普遍较小,墩底纵向弯矩也在规范静力取值范围之内,表明动车组制动情况下连续刚构桥处于安全状态。     

铁路高墩大跨连续刚构桥设计中的一些问题

本文以南昆线清水河大桥的大跨连续刚构的梁部设计作了概要介绍，并对控制高墩设计的横向刚度问题进行了探讨。     

近远场地震下大跨度连续刚构桥地震易损性分析

基于概率地震需求分析方法,建立了西南山区典型高墩大跨度桥梁的理论地震易损性模型.考虑近远场地震动的随机性,运用OpenSees对桥梁开展时程分析,获得桥梁结构在近远场地震下的最大地震响应,基于对数正太分布假设,采用传统云图法对近远场地震下桥梁进行易损性分析.结果表明:典型大跨度高墩连续刚构桥各关键部位在近场地震下发生损...     

川藏铁路大跨度钢桁拱桥近断层地震响应与减隔震措施

以川藏铁路近断层地震区某大跨度上承式钢桁拱桥设计方案为工程背景,采用反应谱法和时程分析法进行拱桥地震响应分析,并根据计算结果提出合理的减隔震措施建议。研究结果表明:拱桥结构首阶振型为拱梁横向对称弯曲,且反应谱法和时程分析法中横桥向响应均大于顺桥向响应,说明拱桥的横向为抗震的不利方向;由于近断层三向地震波的影响,桥梁结构弹性时程分析法的结构响应多大于相应地震水准下反应谱法的结构响应;未设置减隔震措施时,桥梁应力、内力及变形普遍不满足本桥的抗震设防要求;设置摩擦摆支座+纵向阻尼器减隔震措施后,桥梁自振周期有所增加,桥梁应力、内力及变形均明显减小,可满足川藏铁路桥梁更高设防目标的要求。