城市桥梁模型地震反应的振动台实验研究

该文以北京市某立交桥中墩为原型,进行了桥梁模型地震反应的振动台实验研究,考察了分层橡胶支座对模型地震反应的影响,为桥梁结构的抗震设计提供实验依据。     

单索面独塔斜拉桥振动台模型试验研究

对某单索面独塔斜拉桥进行振动台模型试验设计,以及白噪声扫频试验和模拟地震试验,详细分析试验结果,并将其与计算结果进行比较分析,验证计算结果的正确性。     

可提离式群桩基础桥梁滞回性能模型试验

为了研究可提离式群桩基础桥梁的抗震性能,设计和制作了大比例尺的可提离式群桩基础和普通群桩基础单墩桥梁试验模型。试验模型采用细砂土箱模拟桩周土体的约束作用,并对可提离节点进行改进设计,以防止局部破坏。采用位移控制分级往复加载,进行拟静力试验研究,对比2种不同基础桥梁的基本抗震性能。试验结果表明:可提离式桩的桩身损伤要远小于普通桩,改进后的可提离桩的节点未见明显损伤;可提离式群桩基础单墩桥梁模型的滞回曲线呈明显的旗帜形,表明结构主要为非线性弹性变形,而普通桩基础桥梁模型的滞回曲线为典型的梭形,表明结构主要为塑性变形;可提离式群桩基础发生提离后,承台位移由平动为主转为以转动为主,表明提离式基础主要依赖承台以上结构的整体转动来适应水平地震作用,进而减小基础的受力和损伤;可提离式桩基础桥梁的残余位移仅为相应普通桩工况的10%,表明其具有较好的自复位性能;基于割线刚度的刚度退化指标不适宜评估自恢复结构的刚度退化,建议采用重新加载至正常使用极限状态下的最不利荷载组合时的刚度指标。     

山区公路桥梁桥墩抗震性能的弹塑性分析

为研究某山区公路桥梁空心薄壁墩和双柱墩的抗震性能,应用有限元软件Midas建立了整体结构空间模型,对其整体结构进行了静力推覆和基于纤维单元的动力弹塑性时程分析。分析结果表明,该桥空心薄壁墩和双柱墩结构在罕遇地震作用下结构的强度和位移均能满足08抗震设计细则的要求。     

山岭隧道振动台模型试验研究的现状与展望

山岭隧道在地震作用下的动力响应与抗震性能,是近10年来国内外工程界及学术界的一个研究热点。采用振动台模型试验,直接模拟与再现地震作用下围岩与隧道结构的动力响应,是研究其动力特性和抗震性能的一种重要手段。针对山岭隧道的振动台模型试验研究,从对象与目的、相似理论、相似材料、模型制作、地震波选取等5个方面,系统地论述国内外山岭隧道振动台模型试验的研究现状,同时也对其今后的发展趋势进行了展望。     

连续梁减震性能的振动台试验研究

阻尼、墩高、支座的剪切刚度对桥梁的动力行为有着重要的影响。研究它们在减震中的作用对抗震设计很有指导意义。通过连续梁桥模型振动台试验,分析了阻尼、墩高、支撑剪切刚度对模型梁和墩减震性能的影响。试验表明,适当的调节阻尼、刚度、墩高会降低振动幅值,扰乱振动过程中规则的相位,从而得到良好的减震效果。     

塔墩分离式斜拉桥抗震措施研究

以双鱼岛陆岛桥为依托,采用有限元非线性时程分析方法,比较分析主塔塔墩分离与塔墩固结2种形式的抗震影响。研究结果表明,采用主塔塔墩分离形式可有效改善主跨结构的受力状况,较大幅度减小桥墩最不利截面和最不利单桩的内力。采用此种结构形式的主塔受力较均衡,可增加结构的延性,其适用于烈度较大地区的桥梁抗震设计。研究成果可为同类型桥梁的抗震设计提供参考。     

冲刷条件下的桩基桥梁振动台试验

为了研究河床冲刷效应对自由场和桩基桥梁地震反应的影响,设计并完成冲刷条件下的桩基桥梁振动台试验。试验采用了层状剪切土箱,场地采用均一砂土土层来模拟,其相对密实度约为50%。桩基桥梁试件为2×2群桩基础单墩结构,墩顶固定4t的钢质量块来模拟桥梁上部结构,结构整体的一阶周期约为0.5s。试验共分为自由场、小冲刷深度试件和大冲刷深度试件3个工况,冲刷深度变化范围为0~8倍桩径。试验采用白噪声输入得到了场地和结构的特征周期,并通过Chi-Chi地震实测记录研究了场地土和结构的地震反应。结果分析阶段主要通过加速度计、位移计以及应变片的结果,分析了场地土和结构的动力特性、场地土的加速反应、结构的加速反应和曲率分布等。试验结果表明:冲刷条件下桩基桥梁的地震反应会受到结构和场地土2个因素的影响;场地土层会对基岩的地震动产生显著的放大效应;随着冲刷深度增大,桩基桥梁地震反应的最不利位置由桥墩向桩基础转移,且群桩基础的首次屈服位置会由桩身向桩顶转移。     

罕台川特大桥优化设计

罕台川特大桥跨越罕台川,同时上跨包神和包西2条电气化铁路。为了解决该桥原设计(三跨连续梁)存在的分段悬浇施工周期长、对铁路的运营干扰大,大直径长桩成孔困难、工期长且桩质量不易得到保证,实体墩自重大、不利于抗震、承载力要求高等问题,对原设计做了如下优化:将中跨跨中35 m梁段改为钢-混结合梁,采用工厂化制作、现场吊装法施工;将实心墩改为矩形空心墩(主桥)及双方柱框架墩(引桥)。对优化后的桥梁结构进行地震作用下墩底内力计算及地震作用动力弹塑性验算,结果表明,按照承载能力极限状态基本组合计算的桥墩承载力和稳定性均满足要求,桥梁结构满足抗震规范要求。     

横系梁对超高墩大跨连续刚构双幅桥抗震性能的影响分析

为研究横系梁对超高墩大跨连续刚构双幅桥抗震性能的影响,以云南山区某超高墩大跨连续刚构双幅桥为例,考虑桩土相互作用,采用MIDAS Civil软件建立桥梁结构模型,改变横系梁的位置、截面尺寸及数量,计算桥梁结构的地震响应并进行对比分析。结果表明:增设横系梁可以较好地改善超高墩大跨连续刚构双幅桥的横向抗震性能;在整体墩与双肢薄壁墩分界处设置横系梁对提高结构抗震性能效果最佳,其中横系梁同桥墩刚度比在0.40~0.67内,对改善结构抗震性能最有利;根据桥墩的高度适当增加横系梁数量对结构抗震有利,在该桥双肢薄壁墩顶部和整体墩与双肢薄壁墩分界处设置2道横系梁效果较好。     

预应力混凝土大跨连续梁桥隔震设计

大跨预应力混凝土连续梁桥由于质量庞大,地震作用往往成为控制该类结构设计的主要因素.理论分析表明,处于地震高烈度地区桥梁的地震反应对结构参数变动十分敏感.加大构件截面或增加固定墩数量虽可提高结构的抗震能力,但同时也会使结构的地震反应迅速增加.反而使结构抗震能力需求缺口进一步扩大,因此按常规抗震设计思路进行抗震设计往往无法达到抗震设防目标.选用具有隔震和耗能双重功能的摩擦摆支座对桥梁进行减隔震设计,可大幅降低墩底内力,并使主梁相对于墩顶的位移控制在可接受范围内,满足结构的抗震需求.通过对摩擦摆支座滑动曲面半径和摩擦面滑动摩擦系数等参数的优化分析,得出了减隔震装置参数选取的基本原则.     

南宁五象大桥抗震性能及减震隔震研究

针对南宁五象大桥施工图阶段主桥和引桥设计进行抗震性能及隔震减振研究。基于大型结构计算软件SAP2000,建立五象大桥模型,根据反应谱法和线性时程分析法分别研究桥梁在E1、E2地震波作用下和两种方向组合地震下的动力特性;通过验算计算结果,得到桥梁结构的薄弱位置;对于强度无法满足抗震规范要求的薄弱部位,采用减隔震的方法对大桥进行改进,并验算其在非线性时程抗震分析方法下的计算结果,验算结果表明:所有墩、桩截面均能满足抗震强度需求。     

库区大跨度墩-塔-梁固结体系斜拉桥抗震性能研究

为研究库区大跨度墩-塔-梁固结体系斜拉桥抗震性能,以跨径布置为140m+320m+140m的河惠莞高速公路枫树坝水库特大桥为工程背景,采用有限元软件建立其空间分析模型,根据Morison理论换算动水附加质量,计算了库区蓄水状态对结构动力特性的影响,并运用非线性时程分析法分析评估了桥梁结构在E2强震作用下的地震响应及抗震性能。结果表明:墩水耦合作用将导致库区桥梁结构振动周期延长。强震下,蓄水会造成主墩主塔地震内力和主梁纵向位移增大,在进行墩柱配筋和交界墩搭接长度设计时应进行考虑。研究结论可供库区大跨度墩-塔-梁固结体系斜拉桥抗震设计参考。     

桩-土-结构相互作用对空心薄壁墩梁桥抗震的影响

本文结合兰州毅德国际商贸城园区规划二路柳沟河桥设计实例讨论了桩-土-结构相互作用对空心薄壁墩梁桥在非线性时程反应分析抗震结构性能的影响,通过不同计算模型比较讨论了利用桩-土-结构相互作用优化空心薄壁墩梁桥抗震结构设计,并提出在桩-土-结构相互作用在抗震中需要进一步研究的问题。     

格构式钢管混凝土构件抗震性能研究进展

为了给采用格构式钢管混凝土构件的桥墩、桥塔和拱桥拱肋的研究、设计与施工提供参考,从试验测定、理论分析和恢复力模型3个方面系统阐述了国内外格构式钢管混凝土构件抗震性能研究的进展。分析表明:反复荷载作用下格构式钢管混凝土桥墩滞回性能的试验研究以圆形肢杆为主,且受荷模式为单向循环加载,试验对象和参数范围均有限,而格构式钢管混凝土桥墩拟动力试验及格构式钢管混凝土桥梁模型模拟地震振动台动力试验的报道很少,研究对象单一且工况有限;同时,不同研究者建立的滞回性能理论分析模型,虽能在一定程度上模拟格构式钢管混凝土桥墩的受力性能与破坏过程,但均或多或少存在一定不足或不合理之处,而由于某些杆件或节点进行了简化处理,现有格构式钢管混凝土拱桥模型的合理性尚待检验。基于对国内外研究现状的分析指出,强非线性条件下滞回性能分析理论与模型、损伤演化规律与破坏准则及恢复力模型和抗震设计方法是进行格构式钢管混凝土构件抗震性能研究的关键科学问题。最后,展望了格构式钢管混凝土构件抗震性能研究的前景及发展方向,为深入研究地震作用下格构式钢管混凝土桥墩、桥塔及拱桥拱肋的工作性能,合理评估该类结构构件的地震损伤演化规律,进而制定其合理抗震设计方法提供了研究思路。     

碎石桩加固铁路路堤液化地基孔压变化的模型试验研究

以玉蒙铁路碎石桩加固处理路堤液化地基为工程背景，采用水平振动模拟地震荷载进行了碎石桩复合地基路基的振动台模型试验，试验测试了不同位置的孔压，对孔压的时程、分布特点和孔压比的变化进行了分析。水平加速度为0.3g时，路堤坡脚以外地基产生液化，而路堤范围内未出现液化。采用碎石桩复合地基加固铁路液化地基时，需适当加宽加固地基的宽度。     

铺前大桥主桥抗震概念设计研究

作为国内已建的抗震设防烈度最高且跨越断裂带的跨海桥梁,铺前大桥通过抗震概念设计研究,主桥布置于断层下盘,并与断裂带保持合适的避让距离;上部结构采用自重较轻的钢箱梁、飘浮体系,并设置纵向阻尼器和横向E型钢阻尼器。通过了数值分析结果及模型振动台试验成果验证了该桥抗震概念设计是成功的,为同类型桥梁抗震设计提供参考和借鉴。     

跨断层地震动及其对桥梁结构影响研究进展

与常规地震动激励的情况相比，跨断层地震动作用下桥梁结构具有更复杂的动力响应、更大的地震需求以及更严重的地震损伤。伴随着川藏铁路等超级基础工程的开工建设，越来越多的桥梁具有跨越潜在断层的风险，相关研究亟待开展。从跨断层桥梁震害出发，首先阐述了近/跨断层地震动的基本特性并介绍了相关模拟方法，然后综述了跨断层桥梁抗震分析理论、数值模拟和模型试验等研究的相关进展，进而归纳了考虑跨断层地震动作用的应对策略。结果表明：现有的跨断层地震动模拟方法合理可行，但存在一定的应用条件和改进空间；跨断层桥梁研究对象大多为中小跨径梁桥，其地震响应和损伤破坏模式受断层类型、跨越位置、跨越角度、永久位移等多因素影响；针对跨断层桥梁的减隔震和防落梁限位措施等技术得到初步发展。最后展望了未来跨断层桥梁抗震研究的发展方向，主要包括：发展更为精确、高效的跨断层地震动模拟技术；开展大跨径桥梁的跨断层振动台台阵试验及倒塌数值模拟研究；突破跨断层桥梁振动台台阵试验技术瓶颈；明确跨断层地震动参数对不同类型桥梁结构地震损伤机理的影响规律；进一步发展相应的减隔震技术、防落梁措施以及韧性防控技术，并进行试验验证等。     

基于振动台试验的桩板墙加固边坡抗震性能研究

以大型振动台模型试验为手段,以昆明市某边坡为原型,对地震作用下桩板式抗滑挡墙加固边坡的加速度、位移和动土压力响应的分布特征和变化规律进行研究。以大瑞人工波为研究对象输入地震波,设计相似比为1∶20的桩板墙加固边坡模型与自然边坡开展对比实验。研究表明：自然边坡在Ⅷ级地震烈度下,边坡体后缘产生大量张拉裂隙,后缘与母体脱空,具备滑坡的前兆特征,与自然边坡试验现象比较,桩板墙加固边坡的抗震稳定性较好,边坡在设防烈度（Ⅷ基本烈度）范围内保持稳定;当加载地震波峰值加速度相对较小时,水平加速度延高程有明显放大效应,会对自然边坡稳定性产生不利影响;当加速度相对较大时,有水平加速度延高程既出现放大现象也产生缩小现象;桩板墙加固后边坡对地震波的放大效应明显比自然边坡土体小,说明桩板墙能有效减弱边坡的震动效应;在地震动激励下,动土压力峰值随着加载地震波幅值的增大而增大,在同一加载工况下,离桩顶越远,动土压力峰值越大,桩板墙最大土压力出现在靠近桩板墙底的位置。试验结果有助于揭示该结构抗震机制,可为支挡结构的选取与桩板墙结构抗震设计提供依据。     

废弃钢渣回填土工格栅加筋挡土墙的抗震性能振动台试验

为了研究废弃钢渣回填土工格栅加筋挡土墙在地震作用下的抗震性能,根据量纲分析理论中的Froude常数与相似比原理设计了土工格栅加筋挡土墙振动台试验模型,利用汶川地震近场什邡波(SF)和远场松潘波(SP)作为主要加载波形,以废弃钢渣为回填料,开展了土工格栅加筋钢渣挡墙的振动台模型试验.考虑地震强度的影响研究加筋挡土墙在不同...