基于可更换构件的可恢复功能桥梁防震结构研究综述

基于大震不倒,且震后无需修复或者稍加修复就能恢复正常使用功能理念的可恢复功能桥梁防震结构是桥梁地震工程研究的热点之一.设置可更换构件是实现桥梁结构可恢复功能的一种有效途径,附加可更换构件可恢复功能桥梁防震结构是指:在结构适当部位设置减震装置作为可更换构件,通过牺牲可更换构件从而保护主体结构免受损伤或大幅减小损伤,震后通...     

桥梁双柱式排架墩抗震性能研究进展述评

桥梁双柱墩在国内外中小跨径公路桥梁和城市高架桥中应用非常广泛,但在历次破坏性地震中震害普遍严重.为了揭示桥梁双柱墩在地震作用下的破坏机理,发展具有可恢复功能的防震桥梁双柱墩,实现从双柱墩结构到桥梁工程、再到交通线路乃至整个交通网络的全寿命周期抗震性能设计,对桥梁双柱墩抗震问题的研究进展进行评述.首先总结汶川大地震和国外...     

消能自复位摇摆框架墩结构地震反应及易损性分析

摇摆构造可限制结构的地震损伤和残余位移,从而提升结构的震后恢复能力。以消能自复位摇摆框架墩结构为研究对象,基于摇摆刚体假定,建立消能自复位摇摆框架墩结构的动力分析模型,并通过试验结果验证了该模型的有效性。模型中采用拉格朗日方程推导出结构的运动学方程,并考虑了桥墩复位碰撞所造成的速度折减以及预应力束和阻尼器的失效。以黄徐路摇摆桥梁结构为工程背景,对消能自复位摇摆框架墩结构进行实例分析、参数分析和易损性分析。实例分析和参数分析结果表明：阻尼器和预应力束的联合应用可减小结构的位移反应,阻尼器刚度的量纲一化参数（ρ_d）越大则结构减震效果越好,且在脉冲近场地震作用下的减震效果更为明显。针对阻尼器屈服、阻尼器失效、预应力束失效和结构倒塌4个极限状态的易损性分析的结果表明：在E1地震作用下,阻尼器失效、预应力束失效和结构倒塌的发生概率极小;在E2地震作用下,阻尼器极易发生屈服,阻尼器失效和预应力束失效的概率小于20%,结构倒塌的发生概率近乎为0;在脉冲近场地震作用下,ρ_d增大可降低各极限状态的发生概率,预应力束刚度的增大对各极限状态的发生概率影响较小,预应力束初始应力的增大会增加预应力束失效的发生概率。     

桥墩防车辆撞击研究综述

由于高速公路里程、机动车数量及其运载能力的持续增加,作为交通运输枢纽的桥梁,正面临着一种越来越严重的威胁,即车辆对桥墩的撞击.目前中、美、英等国的设计规范均对桥墩防撞设计作出了相关规定,然而分析发现:各国规范仍大都采用简单的静力设计法,没有考虑桥墩刚度、延性等参数对撞击力的影响;一些规范的理论来源非常含糊,而另一些则只是简单地参考别国规范,其有效性值得怀疑.我国规范未对桥墩防车辆撞击设计的具体条件作出明确规定,设计人员须自行判断该桥墩是否需要考虑车辆撞击力,这种消极的规定往往造成实际工程中对车辆撞击作用的忽视.有鉴于此,从桥墩防护结构和桥墩自身结构两个方面对桥墩防车辆撞击研究进行了评述,指出了目前存在的主要问题并提出了相应的建议.     

桥梁结构基于位移的抗震设计方法研究进展

基于位移的设计是一种在设计中以位移要求为前提的抗震设计方法，因此直接与结构的破坏有关。本文对桥梁结构基于位移的抗震设计方法的国外的研究进行了回顾，并指出该设计方法用于工程实践时应注意的几个问题。     

桥梁水毁研究综述

近年来,桥梁水毁日益频发,已成为桥梁倒塌失效的首要因素。从冲刷、洪水2类最主要的水文因素出发,充分结合历史数据,分析并对比其对桥梁水毁的影响程度与规律;并按2类水文因素所对应的不同桥梁倒塌失效模式,对桥梁水毁现有的研究工作和方法进行总结归纳;最后,聚焦实桥应用,对现有桥梁水毁监测和诊治手段进行全面梳理。综述可得以下结论：①冲刷是导致桥梁水毁的最主要因素,所致失效桥型以桁架桥、梁桥、拱桥为主,桥梁服役时间、结构安全状态、年平均径流量均与桥梁所受冲刷程度存在较强相关性;②冲刷坑空间形态数值仿真与试验结果仍有一定差距,其泥沙模型缺少考虑床沙级配的影响,经验公式法尚需突破计算维度的局限性,完善考虑时间因素和黏性土的冲刷深度预测;③现阶段洪水波流竖向升力计算公式较少考虑脉动压力,浪荷载水槽试验尚未完全探明波浪特性与作用力间的联系,桥梁可靠度研究多见以冲刷为主的多灾害下联合效应计算,仍缺少波流、浪力作用与地震动水作用等其他灾害联合作用的深入探讨;④桥梁抗水目前仍局限于流场与结构域的独立研究,未见不同水文因素下基于结构域-流场多场耦合的桥梁失效模式分析;⑤雷达、声波以及潜水员水下检测是现阶段桥梁冲刷主流监测方式,桥梁冲刷动力识别适用于复杂环境下大规模、区域性桥梁检测,但仍有待进一步的应用研究,而既有桥梁水毁诊治手段在具体实施时需因地制宜,避免反而加剧水文病害。     

中小跨径桥梁装配式模块墩柱力学性能研究

G3京台高速方兴大道至马堰改扩建项目提出的一种装配式、模块化桥墩的概念,对其静力、稳定、正常使用等力学性能开展了理论分析、有限元计算与试验研究。研究结果表明:墩柱在制动力及轴力影响下产生一定的非线性效应,按照Nu-Mu曲线方法可对抗力进行检验;法兰盘在压弯作用下的应力强度满足规范要求;结构具有较高的稳定性,法兰盘对屈曲荷载系数影响较小;墩柱全截面受压,未产生拉应力,抗裂性满足要求,法兰盘不会产生脱空现象;采用足尺模型试验验证结构静力与稳定性能较好,符合计算假定。     

积极开展公路桥梁抗震性能评价及抗震加固技术研究

0　前言改革开放以来 ,我国的西部地区与东部地区相比 ,经济发展还相对落后 ,党中央及时作出了西部大开发的发展战略。交通部也根据西部大开发对交通基础设施建设的总体要求 ,提出了西部地区公路交通发展的战略目标。西部大开发是我国实现地区平衡发展和可持续发展的重大战略举措 ,开发西部 ,首先必须解决公路交通设施的建设问题。公路桥梁是公路交通设施的重要组成部分。我国西部多为山岭丘陵区 ,地形、地貌和地质水文条件复杂 ,其桥梁结构的典型特点是 :( 1 )上部结构弯、斜、坡 ;( 2 )下部一般为高墩 ,且墩高相差悬殊 ,属非规则桥梁。西…     

桥梁抗震设计浅析

本文通过分析桥梁震害的原因,列举桥梁震害的类型,分别对应不同的假设条件和设计原理进行探讨,提出了桥梁的抗震设计方法及其桥梁的减震设计要点。     

大型桥梁结构阻尼特性及识别方法研究综述

随着桥梁跨径的不断增加,结构体系的创新以及轻质高强材料的应用,大型桥梁结构阻尼日趋降低,进一步加剧了大型桥梁对风、车辆和地震等动力荷载的敏感性。为总结大型桥梁阻尼特性及识别方法的最新研究成果,推动大型桥梁激振技术及阻尼识别方法的快速发展,从以下几个方面进行了系统性总结：首先,剖析了结构阻尼理论体系,并对大型桥梁阻尼特性的研究现状进行了较为系统的梳理;其次,归纳了大型桥梁激振技术的工作原理、激励设备和应用现状;再次,深入分析了基于环境激励的大型桥梁阻尼识别的时域、频域和时频域方法的研究进展,还围绕阻尼识别的智能化、自动化和不确定性量化等方面的最新成果进行系统阐述,并总结了基于人工激振法的阻尼识别方法及其应用现状;最后,从阻尼理论、激振技术、感知系统和识别方法4个方面指出了需进一步深入研究的方向。研究结果可为大型桥梁结构阻尼理论及其识别研究的发展提供一定的理论基础,有助于进一步完善桥梁阻尼取值及相关规范条文,为大型桥梁结构设计和智能运维等领域的研究提供有益的借鉴。     

桥梁抗震智能与韧性的发展

随着科学技术的飞速发展,各种新技术相互融合,改变着人们的生活,社会呈现出人口、建筑以及财富的高密度特征,人们对灾患的预警、应灾、灾后复原、恢复和重建能力有着更高、更全面的要求,桥梁抗震也向着对各种实际需求具有高质量、高性能适应性的智能性方向发展。为进一步深化可持续发展,当前结构抗震已经从基于生命安全的结构抗震减震转向震后结构功能可恢复与快速修复,这对桥梁抗震的韧性提出了要求。为此,首先介绍了桥梁抗震中智能和韧性的含义,指出其是桥梁抗震研究的2个主要关注点,阐明了智能和韧性之间的相互关联、相互补充关系。而后从近断层地震荷载、桥梁减震体系设计、桥梁装置的设计、可恢复结构和预制装配技术以及桥梁路网系统等方面,基于智能和韧性的视角,总结了研究人员为提升桥梁防震能力所做的努力。并基于现有的工作基础,从抗震体系或装置的多功能与高性能化、监测技术的高效发展以及韧性评价体系的完善方面,阐述了进一步推进抗震智能与韧性应该做的工作。最后,结合当前“互联网+”与“人工智能”等技术在社会各领域中表现出来的引领作用,对未来在设计、运营、震后维修等阶段如何方便、快捷、高效地保证桥梁抗震智能和韧性进行了展望和构想。     

配置高强钢筋与普通钢筋的预制桥墩滞回性能试验

预制拼装桥墩的抗震性能是桥梁工业化技术的研究热点之一。在预制拼装桥墩的设计中,采用高强钢筋替代普通强度的钢筋,可以减少钢筋用量,加快接缝面的钢筋连接速度,然而,其抗震性能需要进一步研究。为对比钢筋强度对预制拼装墩柱的抗震性能影响,制作了2个具有相同尺度的混凝土试件,分别配置高强钢筋（HRB600E）和普通强度钢筋（HRB400）,开展滞回加载试验研究。结果表明：采用高强钢筋的预制拼装桥墩,具有较大的等效屈服强度和极限强度,且在塑性阶段,其极限位移和屈服后位移角增量也显著增加,同时,其较小的滞回耗能和残余位移,表明这种桥墩具有较小的塑性损伤和较好的自恢复性能;采用高强钢筋的预制拼装桥墩的刚度退化速度较为缓慢,残余刚度大,有利于震后应急通行和修复。最后,本文还对高强钢筋与普通强度混凝土在预制拼装桥墩中的联合使用进行了合理性论证。研究成果可为预制拼装桥墩抗震设计提供参考。     

不同构造下的预制拼装钢管混凝土桥墩抗震性能试验

为探讨预制拼装钢管混凝土桥墩抗震力学性能,充分发挥预制拼装钢管混凝土桥墩的抗震能力,以实际桥墩为参考,考虑不同拼装接缝形式、耗能钢筋配筋率和预应力轴压比等参数,设计和制作了6个摇摆式预制拼装预应力钢管混凝土桥墩和2个对比墩（1个摇摆式预应力钢筋混凝土墩和1个承插式预应力钢管混凝土墩）,共8个缩尺模型。采用拟静力试验方法,结合数值模拟揭示预应力预制拼装钢管混凝土桥墩的延性能力、自复位性能、滞回耗能特性、破坏模式和破坏机理。试验结果表明：对于2种构造下的钢管混凝土桥墩,摇摆式桥墩因其可发生一定范围内摇摆,并设置预应力筋和耗能钢筋,使其延性与耗能能力更加优异;在墩底设置UHPC座垫层,加载过程中其对承台的破坏相对较小,提高了桥墩的损伤容限;在相同的目标位移下,摇摆式试件残余位移小于承插式试件,表明摇摆式预制拼装钢管混凝土桥墩拥有良好的自复位特性;对于摇摆式预制拼装钢管混凝土桥墩,增大耗能钢筋配筋率,使得试件损伤状态出现滞后,耗能能力增强,减轻墩底接缝破坏程度,同时使得残余位移增大;增大预应力轴压比,其约束试件变形的自复位能力进一步增强,使试件残余位移减小,有利于桥墩在震后功能的快速恢复;通过建立各试件的有限元纤维模型,进一步验证了试验结果的准确性。研究成果可为后续预制拼装钢管混凝土桥墩的设计与应用提供试验基础。     

基于RSC体系的双层桥梁排架墩地震损伤控制设计

为实现钢筋混凝土（RC）双层桥梁排架墩的地震损伤控制设计,提出将上层桥墩设计为装配式摇摆-自复位（RSC）结构,下层桥墩设计为装配式承插连接,但不发生摇摆反应的双层桥梁排架墩。给出新型排架墩中无黏结预应力筋、耗能角钢等的设计方法。以甘肃省洛塘河大桥非规则双层排架墩为原型,建立普通RC与新型RSC两种双层排架墩抗震数值分析模型,并结合太平洋地震工程研究中心（PEER）完成的RSC排架墩振动台试验结果验证建模方法的准确性。在此基础上,完成RC与RSC排架墩模型在40条近断层地震动下的动力时程分析,对比分析2种排架墩的抗震性能。研究结果表明：RSC排架墩上层桥墩最大层间位移角略大于普通RC排架墩的上层桥墩最大层间位移角,但RSC排架墩下层桥墩最大层间位移角仅为普通RC排架墩下层桥墩最大层间位移角的47%;RSC排架墩上、下层桥墩层间残余位移角仅为普通RC排架墩上、下层桥墩层间残余位移角的2%左右;RSC排架墩可显著降低下层桥墩的地震剪力需求,无黏结预应力筋应力保持弹性,耗能角钢易屈服耗能但未拉断,验证了所建议的双层桥梁排架墩地震损伤控制设计方法的合理性。     

设置拉筋的铁路双柱式桥墩抗震加固分析

为确保双柱式桥墩在地震作用下的安全,以某铁路双柱式桥墩为例,提出了通过设置斜拉钢筋,减小桥墩在地震作用下的内力和位移响应,达到预防性抗震加固的目的。通过对双柱式桥墩进行PUSHOVER分析,求出桥墩屈服曲率和极限曲率及对应的弯矩、位移,并以此作为加固评价指标,评价多遇地震下及罕遇地震下斜拉钢筋对双柱式桥墩的加固效果。通过利用ANSYS有限元分析软件进行非线性时程反应分析,比较了双柱式桥墩在设置加固前后的内力响应、位移响应,研究了加固的必要性和合理性。结果表明:原双柱式桥墩在设置斜拉钢筋后,桥墩在多遇地震作用下处于弹性阶段,墩底内力减小;在罕遇地震作用下桥墩由破坏状态变为屈服状态,满足延性抗震的加固思路。     

基于性能抗震设计的钢筋混凝土桥墩变形能力公式推导及应用

从Mander等人给出的约束混凝土应力——应变本构关系出发,根据实际应用情况进行适当地简化、推导,得出了矩形、圆形截面桥墩力学配箍率与桥墩轴压比、塑性铰的曲率延性系数及构件截面等因素的关系表达式,即变形能力公式。将该公式与25组试验数据、已有的相关研究成果及规范进行对比,证明了该公式的正确性及应用该公式得到的横向配筋水平。为方便应用,将桥墩的变形能力公式进行变换,得到了力学配箍率与桥墩的顶点位移延性系数、破损指标等因素的关系表达式,在此基础上,提出了基于性能的钢筋混凝土桥墩的设计方法,并给出应用该方法的工程实例分析过程,其结果在平均意义上与非线性时程分析结果吻合较好,进一步验证了公式的合理性。     

钢筋混凝土柱式桥墩抗车撞可靠度分析研究

目前桥梁车撞以确定性指定事件分析居多,鲜有研究探讨车撞下桥墩的失效概率和可靠性,而制约其发展的主要原因是大样本下碰撞分析计算时的效率和精度问题.为此,探讨将简化分析模型与响应面、蒙特卡洛相结合的可靠度分析方法.首先,建立精细化的车辆撞击跨线桥梁模型,讨论了关键的混凝土本构参数取值问题,给出相应的修正方法.通过与全桥模型...     

中小跨径混凝土连续梁桥地震易损性研究

以国内常见的中小跨径混凝土连续梁桥为对象,考虑了桥墩、板式橡胶支座构件损伤,对桥梁系统进行了地震易损性分析。在桥梁易损性分析中,使用了超拉丁方抽样技术形成桥梁样本,从太平洋地震工程研究中心数据库中选取了大量地震波作为地震动输入样本,以桥墩漂移率、支座相对变形作为损伤指标,并对损伤指标予以了量化。在计算得到桥梁构件易损性曲线的基础上,使用一阶可靠度理论形成了桥梁系统易损性曲线的上下界限,并得出了桥梁不同损伤状态对应的具有统计意义的中位值地震动强度。研究结果对于在役的同类型桥梁抗震加固设计及地震灾害损失评估提供了理论依据。