中小跨桥梁横向抗震挡块的合理设置方式

我国的中小跨径桥梁普遍采用板式橡胶支座并在横向设置抗震挡块,但现行的桥梁抗震设计规范对挡块的设置方式并没有明确的规定。为了探寻一种对桥梁下部结构抗震有利的挡块设置方式,该文采用非线性时程分析方法,考虑横向抗震挡块与上部结构的碰撞效应,研究两跨30m连续梁中横向抗震挡块对桥梁结构地震反应的影响,分析挡块和上部结构之间初始间隙对结构地震反应的影响规律。最终,从保护桥梁下部结构并能防止落梁的角度出发,提出一条抗震设计思路,为横向抗震挡块的合理设置提出建议。     

简支桥梁抗震挡块参数优化研究

本文在前人对刚体碰撞模型所作分析的基础上,以简支梁桥为研究对象,建立了考虑横向碰撞的简化模型。通过量化挡块碰撞刚度、初始间隙对简支梁桥地震碰撞响应的影响,探讨了桥梁抗震挡块的抗震效果,得出简支梁桥抗震挡块的最优参数,供梁桥抗震设计及规范修编参考。     

桥梁抗震挡块拟静力试验研究

通过5个桥梁横向挡块在低周反复荷载下的试验,研究不同箍筋形式、不同厚度和不同撞击高度的桥梁横向挡块的抗震性能。结果表明,采用非封闭箍筋挡块时,其延性能力明显差于采用封闭箍筋挡块;采用封闭箍筋挡块时,其挡块破坏主要表现为弯剪破坏模式,且其承载能力随着厚度的增加而增加。根据挡块的破坏机理,提出挡块抗震能力计算公式。     

高低塔斜拉桥横向地震响应研究

为探讨高低塔斜拉桥横向抗震性能,以一大跨度斜拉桥为研究对象,利用非线性动力时程分析方法,分析了三种横向约束体系下桥梁结构的地震响应,对挡块的接触刚度和初始间隙进行参数敏感性分析,最后,通过调整参数对挡块的选取进行了讨论。研究结果表明,设置横向挡块能限制主梁位移,也能使得结构地震受力有所改善,初始间隙和接触刚度对桥梁结构地震响应均有不同程度地影响,在各个桥墩处设置不同参数的挡块能使结构地震响应趋于合理。     

某特大桥跨断层地震响应特征及抗震设计研究

由于某特大桥需要跨越活动断裂带,为了对该桥进行抗震设计,基于有限元软件Open Sees对该大桥进行了模拟,通过建立两种工况,以最不利受力区域为例,对桥梁地震响应特性进行了详细分析。并根据计算结果从抗震结构设计、纵向防落梁抗震措施设计和横向抗震挡块设计等角度进行了桥梁的抗震设计。最后,利用MIDAS Civil有限元软件,采用5种不同的地震波对减震效果进行了模拟计算,结果表明抗震设计可大幅度提高桥梁的抗震性能,满足抗震要求。     

基于机器学习的中小跨径公路梁桥抗震设计评价方法研究

为了探究机器学习方法在桥梁抗震中实现的基本思路,简要回顾了桥梁抗震分析理论与技术的发展和现状,综述了机器学习的应用领域,特别是在土木工程领域中的应用现状。介绍了机器学习的概念,总结了其关键因素和搭载平台,通过简单实例说明了机器学习的常用方法和代表算法。首先,总结了我国公路中小跨径桥梁多采用简支梁和连续梁的梁桥形式,同时统计了汶川地震中该类桥型的震害现象,包括桥墩、支座和挡块、桥台根据震害现象的破坏等级划分。其次,总结了国内外学者针对支座和挡块、桥墩、桥台开展的一系列抗震性能试验研究,回归出用于抗震分析的本构关系,进而得到桥梁各构件(包括基础)的抗震设计因素。最后,阐述了机器学习方法辅助该类桥梁抗震设计和评价中实现的总体思路,说明面向桥梁抗震任务的机器学习主要有两方面的工作:第一项是收集数量可观的桥梁设计资料,建立数据集;第二项是数据挖掘,包括对原始数据的处理,调试或开发合理的机器学习算法模型,并简要探讨了现有基于性能的概率抗震设计和评价方法对我国桥梁进行分析时存在的不足。在此基础上,指出下一步工作,展望桥梁抗震分析技术的未来发展方向——基于人工智能的桥梁抗震研究,并倡导学科之间的相互融合及专业人员之间的相互交流。     

考虑墩柱非线性的大跨桥梁抗震特性分析

以某山区薄壁空心墩连续刚构桥为例,运用非线性地震时程法分析了桥梁下部结构的抗震性能,总结出大跨高墩连续刚构桥抗震设计建议。提出在后续桥梁挡块设计中,应增大其高宽比至2.5左右,同时设置横向封闭箍筋,并将箍筋伸入盖梁,伸入长度至少为1倍挡块厚度。     

优化型桥梁金属耗能隔震挡块的抗震性能研究

通过对桥梁金属耗能隔震挡块进行形状优化,提高桥梁的抗震性能,解决桥梁在地震中的落梁破坏问题,保证桥上与桥下的人员与车辆以及周围建筑物在地震中的安全。对耗能挡块在不同地震水准的工作状态进行研究,明确工作机理,优化其构造形式。按照一定比例半径的圆弧对挡块形状进行优化,对5组不同高宽比(γ为1. 25,1. 11,1,0. 9,0. 8)的耗能挡块建立有限元精细化模型,每组耗能挡块均设计1个同高度的传统矩形形状的对比件进行研究,模拟其弹塑性力学行为以及低周疲劳性能。分析耗能挡块的耗能能力与塑性应变分布规律,提出优化型耗能挡块耗能量的超强比(优化型挡块耗能量与传统型挡块耗能量比值)计算公式。数值仿真结果表明,根据真实的材性试验数据定义有限元模型的应力应变关系,可以更加真实地模拟金属的力学行为;优化型桥梁金属耗能隔震挡块具有良好的耗能能力与低周疲劳性能,优化后的桥梁隔震挡块累积等效塑性应变明显减小,最大值较优化之前减小28. 05%～30. 4%,耗能分布更加均匀,延性更好;文中给出的优化型耗能挡块耗能量超强比公式与数值仿真计算结果吻合较好,可计算优化后的隔震挡块真实耗能能力。为桥梁的减震设计提供分析依据,为完善相应的设计规范奠定理论基础。     

直缝型后张预应力装配式UHPC挡块抗震性能研究

针对常规普通混凝土挡块在震后修复较困难的问题，提出一种适用于中小跨径桥梁结构的可替换直缝型后张预应力装配式超高性能混凝土（UHPC）挡块结构形式。设计并制作了4组装配式UHPC挡块模型试件，分别进行拟静力破坏试验，探讨了加载高度、挡块厚度和预应力初张力大小对后张预应力装配式UHPC挡块抗震性能的影响。然后，建立ABAQUS有限元分析模型并与试验结果进行校核验证，通过一系列有限元参数分析研究了挡块摩擦因数、荷载加载高度、预应力初张力值和UHPC挡块厚度对新型挡块转动机制的影响机理。研究结果表明：装配式UHPC挡块具有良好的抗震位移能力和自复位功能；挡块与盖梁间的摩擦因数对挡块转动性能的影响可忽略不计；加载高度增加会导致挡块转动临界荷载和承载能力下降；增加挡块厚度能显著提升挡块自身强度，降低挡块地震损伤；增大预应力初张力大小能够提高挡块的临界转动荷载和承载能力；进行后张预应力装配式UHPC挡块设计时，可直接利用预应力初张力和加载高度等参数来估算挡块的设计临界转动荷载。     

高烈度区高墩桥梁抗震措施研究

为研究高烈度区(设防烈度8.5度)高墩桥梁抗震措施,以位于高烈度区的某高墩桥梁为例进行分析。建立该桥所有联的线弹性计算模型,进行动力特性分析和反应谱分析。分析结果表明:支座顶面与梁底面发生了相对滑移,支座剪切变形较大,存在落梁隐患。在该桥上设计合适的顺桥向连梁装置、横向弹塑性挡块等抗震措施后,通过非线性时程分析验证其抗震效果。分析结果表明,采用的抗震措施可有效地控制墩顶位移、减小地震反应。     

盆式橡胶支座连续梁桥抗震性能优化设计研究

为研究盆式橡胶支座连续梁桥的抗震性能,采用有限元法分析连续梁桥的约束方式、一联跨数及跨度等主要参数对桥梁地震响应的影响.结果表明:常规的纵向单墩固定的约束形式一般不能满足抗震要求,需采用中间多墩纵向约束,为保证桥墩的延性,需要适当增加固定支座下墩柱的配箍率;支座约束方向的水平承载力要求较高,需设置抗震销、横向挡块等保险...     

中小跨径板式橡胶支座梁桥新型隔震系统

为了解决中国采用板式橡胶支座中小跨径桥梁梁体移位震害严重的问题,在分析汶川地震中这类桥梁横桥向震害现象及破坏过程的基础上,总结板式橡胶支座摩擦试验及X形板弹塑性挡块拟静力试验成果,提出了中小跨径板式橡胶支座梁桥横桥向新型隔震系统。该隔震系统由板式橡胶支座和X形板弹塑性挡块组成,强震作用下通过板式橡胶支座滑动效应和X形板弹塑性挡块屈服减小地震能量输入,同时利用X形板弹塑性挡块传力可靠、滞回耗能能力稳定等特点,控制墩梁相对位移。选择一典型板式橡胶支座简支梁桥为研究原型,对采用新型隔震系统的简支梁桥抗震性能进行了振动台试验验证。结果表明:地震过程中新型隔震系统可大量耗散地震能量,有效控制墩梁相对位移,同时控制传递至下部结构的地震力,确保桥墩及基础免受严重损伤。     

公路桥梁震害分析及对策

地震会造成大量桥梁结构的破损,严重影响道路运输的正常运营。采取何种措施降低桥梁震害已成为桥梁工程的热点问题。从桥梁震害破坏形态上将桥梁震害的破坏分为上部结构破坏和下部结构破坏,重点分析了梁体偏移和落梁、支座破坏、伸缩缝和挡块破坏、墩台和基础破坏的现象及成因。结合调查分析,在桥位选择、抗震设计理念以及结构和构造等方面给出桥梁抗震的对策和建议,为桥梁设计、施工提供借鉴和参考。     

“5.12”汶川大地震后桥梁防震挡块的思考

结合5.12汶川大地震后桥梁防震挡块病害情况的调查分析,提出关于桥梁防震挡块设计、施工、检测等方面的思考。     

桥梁结构地震碰撞效应及防落梁措施研究现状

介绍了桥梁结构地震碰撞效应及防落梁措施方面的一些近期进展。在介绍了接触碰撞问题的计算理论及分析方法的基础上,对地震作用下相邻桥梁结构间碰撞效应的理论以及试验研究进展进行了回顾和总结;并针对地震中桥梁上部结构发生落梁的问题,介绍了减轻相邻梁体间碰撞的措施、桥梁伸缩缝处的支承宽度、纵向限位器的设计方法、横向抗震挡块的设计方法等研究方面的进展,分析了各国抗震设计规范对桥梁伸缩缝处支承宽度的规定,同时指出目前我国在这方面研究的欠缺。     

考虑碰撞效应的混凝土连续梁桥纵向挡块参数分析研究

以中小跨度典型梁式桥为工程背景,利用有限元软件建立桥梁结构的多尺度模型,基于接触单元理论,提出能考虑碰撞过程中能量消耗的碰撞模型,考虑地震作用下桥梁结构梁体与纵桥向限位挡块间的碰撞效应,对比分析是否设置挡块,以及墩高、碰撞刚度、碰撞阻尼等对桥梁结构地震响应的影响。结果表明:设置纵向挡块之后,过渡墩的墩底剪力和墩顶位移有所增加,但墩梁相对位移大幅度降低,可很好地防止纵向落梁震害的发生;碰撞刚度的增大,会增大墩底剪力和墩顶位移,减小主梁位移和墩顶相对位移,对于与本文分析类似规模的桥梁,建议纵向挡块的碰撞刚度取10~8N/m较合适;纵向挡块的碰撞阻尼对桥梁的地震响应影响相对较小,在设计时可不予特别考虑。     

苏拉马都大桥主桥抗风支座与抗震挡块协同受力分析

介绍了苏拉马都大桥横向抗风支座和抗震挡块协同受力模式的工作原理及抗风支座的选配,采用有限元实体分析和"撑杆-系杆"体系计算相结合的方法,分析了挡块在百年重现期横向风载反力、475年重现期的地震反力和2 500年重现期的地震反力作用下挡块的受力变形特征和开裂破坏形态,为设计中钢筋的合理布置提供了依据.这一方法也可以应用于...     

板式橡胶支座梁桥抗震挡块合理力学性能研究

为了提高板式橡胶支座梁桥的横桥向抗震性能,选择一座典型板式橡胶支座简支梁桥为研究背景,建立考虑支座滑动效应、墩柱弹塑性滞回性能和挡块力学性能的全桥精细化有限元数值模型,采用数值分析方法探讨了钢筋混凝土挡块的合理力学性能参数。结果表明：挡块最大剪力强度取上部结构恒载反力的20％～30％、横向间隙在2～10cm范围内为相对合理的挡块力学性能;提高挡块延性变形能力,可有效控制墩梁相对位移,同时不显著增加桥墩损伤程度。     

连续曲线梁桥横向抗震加固设计研究

为提升曲线梁桥横桥向抗震性能,以某座非规则的三跨连续曲线梁桥为例,建立考虑挡块横向限位性能退化下不同盖梁挡块间隙、强度的全桥弹塑性三维数字时程分析模型。结果表明,考虑横向盖梁挡块限位性能退化的曲线梁桥结构模型,其罕遇地震时更接近实际,主梁和挡块位移与变形响应更大,下部结构弯矩响应峰值减小;盖梁挡块强度越大,对主梁和支座的限位效果越明显,但同时对盖梁抗力性能需求也越高,下部结构响应也会增加;合理的挡块间隙能够协调发挥挡块和支座各自性能。     

地震作用下高墩桥梁横向碰撞效应研究

为提升高墩大跨连续刚构桥的防震减灾能力,对其合理的减震措施进行研究。以我国西部山区强地震带一座高墩大跨桥梁为例,利用SAP2000Nonlinear有限元程序建立桥梁结构空间非线性计算模型,分析其横向地震响应规律及其碰撞效应。分析结果表明:对于高墩大跨连续刚构桥,在过渡墩墩顶设置弹性挡块时,很难实现对过渡墩与刚构墩地震响应的有效控制,且碰撞产生的撞击力极易使弹性挡块破坏,从而失去限位功能;在过渡墩墩顶设置弹塑性挡块,并选取适当的挡块屈服强度,可有效地控制过渡墩、刚构墩地震响应以及上部结构位移。