高烈度山区场地非线性效应对连续刚构桥地震响应的影响分析

为了研究高烈度山区地震场地非线性效应及其对连续刚构桥地震响应的影响,选取具有代表性的20条地震波,基于土层分析软件Deepsoil和通用有限元软件ANSYS,计算分析等效线性和非线性两种模型的场地效应和桥梁结构地震响应。结果表明:(1)考虑非线性模型时地表PGA放大系数比等效线性模型时更大,且土层越柔软,非线性模型下的地表PGA放大系数越大。小震、大震作用下的放大系数依次为1.5~3.5、1.3~1.7,呈减小趋势。(2)随着地震动强度增大,两种模型得出的土层峰值加速度随土层深度变化趋势逐渐出现差异,且非线性整体大于等效线性。在大震作用下,非线性约为等效线性的1.36倍;在软弱土层处更明显,约为1.54倍。(3)小震作用下,两种模型计算得出的地表加速度反应谱接近,呈现一致的变化规律。大震作用下,非线性模型得出的反应谱起伏变宽,峰值变大。(4)非线性得出的桥墩底剪力和弯矩均方根值约为等效线性的1.37倍,因此采用非线性模型考虑场地效应对结构响应影响较大。     

高烈度地震区的桥梁设计研究

研究目的:郑西客运专线在渭南市北郊两次跨越位于高烈度地震区的渭河,由于渭河的防汛行洪形势严峻,要求以大跨结构通过渭河以减少桥墩基础的阻水面积.本文结合郑西客运专线渭南渭河桥的抗震设计,主要介绍了在保证结构设计合理性的前提下,如何确定高烈度地震区预应力混凝土连续梁的主孔跨度、联长的方法.研究结论:对于在结构设计之初如何使用较为便捷的方法,确定高烈度地震区合理的结构设计孔跨提供了一种较有益的办法.     

成都地区区域性场地的地震响应分析

通过选取震中距10 km内和60~80 km内硬土场地的地震记录,利用非线性一维软件NERA对成都市某场地的地面峰值加速度放大比、不同周期下的地面地震加速度放大比,及设计地震谱的适用性进行了研究.通过研究得到成都地区表层土(约30 m 深)对地震波有放大效应,但是由于成都地区表层黏土的强度较低,当强地震发生时,表层黏土将出现非线性地震响应,并使加速度产生缩小现象,同时得出了设计地震谱在成都地区的适用性.     

局部场地效应下超千米跨度公铁两用斜拉桥时频域地震响应研究

为在时、频域范围内量化场地效应对超千米跨度公铁两用斜拉桥地震响应的影响,基于加速度功率谱模型并结合不同的场地条件细化模型参数,采用虚拟激励和多点时程分析法,分别在时、频域范围内开展超千米跨度公铁两用斜拉桥地震响应分析,并将结构地震响应进行对比,结果表明：对于主梁主跨,柔软场地工况下的主梁位移、内力响应最大,坚硬场地工况下的响应最小,其他工况均介于两者之间且呈规律性变化,柔软场地工况下的主梁内力响应较坚硬场地下的响应最大相差407%;考虑各局部场地效应工况对主梁左边跨地震响应影响,区别于主梁主跨,主梁左边跨位移、内力响应除在柔软场地工况下出现最大值外,其他场地工况下的地震响应值交替变化,变化规律并不完全明确。综合考虑各局部场地工况,采用时程分析法斜拉桥地震响应计算结果总体大于频域虚拟激励法计算结果,各关键地震响应增大率介于9%～182%。因此,对于超千米跨度公铁两用斜拉桥抗震分析,频域方法可能会低估其地震响应,为准确评估斜拉桥动力响应,时程分析法依然是首选的抗震分析方法。     

地震高烈度区软岩隧道结构动力响应特性研究

研究目的:为研究地震作用下地震高烈度区软岩隧道加速度动态响应的基本规律,以拉林铁路杰德秀2号隧道工程为背景,设计进行了1∶50比例隧道结构模型的振动台试验。通过输入白噪声、EL波和汶川波,测试模型结构的动力响应,分析各个测点峰值加速度的放大系数随高程变化和不同地震烈度条件下的变化规律,并通过快速傅里叶变化得到功率谱频谱曲线,分析模型结构的加速度动力特性,对比各个加载工况下加速度频域响应曲线,研究模型结构频域动力响应的基本规律。研究结论:(1)地震高烈度区软岩隧道其场地高程效应的表现形式与一般场地表现不同;(2)随着地震动幅值的增大,各测点峰值加速度放大系数呈减小趋势,在0.15g加速度激励下表现出最大值,且不同频率特征地震波激励对高程效应形态的影响基本一致,仰拱处地震响应最大,在进行隧道抗震设防时,应加强对仰拱部位的抗震措施;(3)围岩土体对加速度放大效应较为显著,而隧道衬砌结构对加速度的放大效应效果不太明显,地层的响应特性在很大程度上决定着衬砌结构的地震响应特性;(4)功率谱密度曲线显示出不同地震波激励下模型结构响应峰值相差不大,但峰值所对应的频率值不同,高频段地震波对衬砌结构影响较...     

考虑实际场地的矮塔斜拉桥非线性地震响应分析

为研究场地条件对矮塔斜拉桥非线性地震响应的影响,明确空间变异场地条件对矮塔斜拉桥抗震性能分析的重要性,采用不同场地条件下的抗震设计反应谱作为目标谱,从PEER数据库选择与不同场地反应谱兼容的实测地震记录.以一座主跨为176 m的矮塔斜拉桥为例,基于OpenSEES建立三维非线性有限元模型,对该桥梁进行一致激励和多点激励...     

黄土场地条件下地铁车站诱导缝三维地震响应研究

自20世纪90年代地铁车站结构诱导缝概念提出以来,诱导缝已在我国大、中等城市地铁车站中得到广泛应用,但其抗震性能尚未得到验证。以西安黄土地区地铁车站工程建设为研究背景,基于ABAQUS非线性有限元软件平台,建立黄土场地与地铁车站结构动力相互作用三维数值模型,通过大型地震模拟振动台试验与数值模拟的对比研究,验证了数值模型及分析方法的可靠性。基于上述数值分析方法,进一步建立原型结构数值计算模型,研究不同频谱特性及不同峰值加速度地震波作用下黄土场地中地铁车站诱导缝的地震响应规律。研究结果表明：诱导缝断面处结构更易发生较大水平相对位移而产生破坏,为地铁车站结构的薄弱面,且其两侧结构水平相对滑动沿地铁车站结构从下往上逐渐增大;诱导缝两侧结构竖向相对错动沿地铁车站截面宽度方向呈现出两端较大、中间相对较小的规律;在低频成分丰富的西安人工波作用下,诱导缝处余留纵向钢筋塑性变形发展贯穿整个地震作用过程,塑性应变累积效果更显著。研究结果初步揭示了设诱导缝地铁车站的地震响应特征及规律,对进一步探索设诱导缝地铁车站在地震作用下的结构损伤、破坏发展的内在动力与作用机制有一定参考价值,可为黄土地区地铁地下结构诱导...     

基于KDE的高烈度区典型简支梁桥地震易损性分析

为研究高烈度强震区各种墩高典型公路简支梁的抗震性能,以某8度地震区高速公路典型10～40 m墩高公路简支梁为研究对象,采用一种核密度估计(KDE)的桥梁易损性分析法开展不同墩高桥梁地震易损性分析。利用OpenSees软件建立各种典型墩高桥梁全桥有限元模型。考虑桥梁结构参数与地震动输入的不确定性,通过时程分析获得各墩高对应桥梁各构件的最大动力响应。运用核密度估计的桥梁地震易损性分析方法建立不同墩高公路桥梁的易损性曲线,对比研究不同墩高对桥梁各关键构件在地震作用下的易损性能及其差异性,研究8度和9度罕遇地震时各墩高桥梁关键构件在4种损伤状态下对应的地震易损性分布特征。研究结果表明：汶川地震作用下10～40 m墩高典型公路简支梁桥墩抗震性能良好,支座比桥墩更易损,随着桥梁墩高的增加,支座越容易发生地震损伤破坏,建议墩高超过40 m的桥梁采取减震耗能、限位措施,限制主梁发生过大位移,提高桥梁抗震性能。建立的地震易损性曲线可用于评估各种墩高典型公路简支梁桥梁的抗震性能,并为类似高烈度地震区公路简支梁桥抗震设计提供依据。     

能量开放场地中地层相对位移模型研究

地层相对变形的取值是否合理直接影响反应位移方法在地下结构抗震设计计算中应用的准确性。对于能量开放场地,将场地模型等效为一维土柱模型,在模型底部设置黏性边界以考虑能量的向下传递,通过人工合成地震动方法,针对不同场地类型及抗震设防烈度,研究能量开放场地中地层相对位移的分布规律。同时,根据模拟结果对其进行参数拟合,获得了单位深度变化上的峰值剪应变。对于能量开放的场地条件,当应用反应位移方法计算结构的地震响应时,结构顶与底相对位移差可通过单位深度变化上的峰值剪应变乘以结构高度即可获得。     

时速200km铁路桥梁桩基在高烈度地震软土地区设计及沉降控制的基本特点

通过分析高烈度地震区软土的地质力学特征,对在高烈度地震软土地区进行时速200 km铁路桥梁桩基设计时需着重考虑的砂土液化、桩周负摩阻力和沉降控制问题进行阐述,并结合昆明东南环线马家塘双线特大桥(主跨64 m连续梁桥)的设计实例,进一步说明了在软土地震区铁路桥梁桩基设计应该注意的一些要点。     

高烈度震区铅芯橡胶支座隔震桥梁抗震性能分析

高烈度震区桥梁在地震作用下的结构响应较为复杂,传统的抗震设计很难实现桥梁的抗震性能目标。通过对1座位于9度震区的桥梁进行E1地震作用下的多振型反应谱分析以及E2地震作用下的非线性时程分析,计算结果表明,在E1和E2地震作用下采用铅芯橡胶支座隔震桥梁的地震响应较未隔震桥梁均有大幅减小。因此,对于位于高烈度震区的桥梁可通过合理的减隔震设计使结构地震响应大幅减小,从而可提高结构的抗震安全性,实现桥梁抗震性能目标。     

饱和砂土中的地铁圆形衬砌隧道地震响应分析

研究目的:将多屈服面动本构模型引入土体动力有限元计算,在实际工程中,验证其正确性和合理性.研究结论:多屈服面动本构模型在描述土真实特性方面具有适用的普遍性和应用的灵活性;以往采用单屈服面模型进行计算是偏于安全的.     

高烈度地震区高路堤桩板墙的动力响应研究

研究目的:玉蒙铁路位于云南省境内,地质环境错综复杂并且活跃的新构造运动使得该区域地震多发。对于玉蒙铁路陡坡高路堤工点,设计采用路堤桩板式挡土墙支挡结构加固。为评价路堤桩板结构的抗震性能,研究支挡结构在地震动荷载作用下的稳定、沉降和变形,进行室内振动台模型试验,分析路堤桩板式挡土墙在不同地震加速度作用的动力响应,研究支挡结构的抗震可靠性,并与现行的设计计算方法进行对比分析。研究结论:(1)桩板式挡土墙的水平位移、桩身弯矩、挡土板的土压力随加速度增大而增大;(2)当地震烈度大于等于8度时,试验得到的桩身弯矩和挡土板土压力均较目前规范的拟静力法的计算设计值大,说明地震烈度小于等于7度时,可以按照传统的拟静力法进行设计,而当烈度大于等于8度时,则应该适当增大结构的安全系数;(3)该研究成果已成功应用于广大新双线铁路等高烈度地震区的路堤支挡加固工程中。     

西安软土地区地铁的地震反应分析

选取西安市一地铁车站结构,采用Midas GTS有限元软件建立模型,结合阪神地震中的车站的震害现象,来分析印证地下车站结构的地震响应。计算结果表明：地震对结构影响较大的地方在顶、底板与柱相交处,柱子是整个车站结构中最脆弱的构件。地震荷载组合对车站的结构配筋不起控制性作用。在边墙及纵梁处均设置加腋,控制柱的轴压比,配置好柱的抗震箍筋,可以有效提高车站的抗震能力。该研究成果可为西安市地铁车站结构的抗震设计提供参考。     

深埋双圆盾构隧道的横向地震响应特性研究

阐述反应位移法的基本原理和深埋双圆盾构隧道的地层荷载模式,并基于反应位移法和梁弹簧模型,对双圆盾构隧道仅受静载和静载与水平剪切地震荷载同时作用下结构的变形和内力等动力响应特性进行研究。分析表明:与对称静载作用下相比,在静载与地震荷载同时作用时,结构的变形和内力不再是对称的;弯矩和变形走势基本一致,两洞各自上半圆的迎地层位移侧和下半圆的背地层位移的衬砌基本都有向洞内的位移和内侧受拉的弯矩,两洞各自上半圆的迎地层位移侧和下半圆的背地层位移的衬砌基本都具有相反方向的位移和弯矩,与中柱底部连接处的弯矩集中现象得到消除;衬砌的轴力不再是全部为受压值,而是出现大范围受拉的情况,且拉力值较大,中柱的压力值减小十分明显;与中柱连接处的剪力集中现象消除明显,远离中柱处的管片衬砌剪力绝对值增大明显。     

基于梁-复合弹簧模型的装配式车站地震反应研究

基于装配式车站结构现有研究成果,建立适用于装配式地铁车站结构的梁-复合弹簧简化动力分析模型,通过与三维实体模型分析结果对比,验证该模型的有效性,并应用该模型开展装配式地铁车站结构与同型现浇结构的横向地震反应对比分析。结果表明：水平地震作用下,装配式车站结构和同型现浇结构的变形差异不大;其截面内力波动趋势与现浇结构一致,且均在同一时刻达到峰值;其典型截面的弯矩及弯矩波动幅度均小于现浇结构,其注浆式榫槽接头减小了结构截面弯矩及弯矩波动的幅度,减弱了结构在地震作用下的弯矩响应。该研究可为预制装配式地铁车站结构抗震计算提供技术支持,为预制装配技术应用于地下结构建设提供参考。     

基于Opensees的铁路空心高墩地震反应研究

研究高墩在强震作用下的地震反应。以铁路连续梁桥为例,基于抗震模拟软件Opensees,建立一个90 m的空心高墩,考虑高阶振型,进行非线性动力时程分析,求出加速度从0.1g至0.6g时墩顶位移、墩底弯矩的变化规律及塑性铰的形成和扩展情况。结果表明,加速度从0.1g调整为0.2g,0.4g,0.6g时,墩顶位移分别增加1.35,2.79,4.6倍,墩底弯矩分别增加1.49,2.54,3.38倍。墩底首先进入塑性区,墩中部后进入塑性区,塑性区的长度分别向墩底和墩顶扩展,向墩底比向墩顶扩展的更快更广泛。因此,高墩设计中不仅在墩底部位,也要在墩身中部布置足够的箍筋。     

对钢筋混凝土建筑抗震设计的几点思考

钢筋混凝土结构是应用最广泛的结构形式之一,是工业与民用建筑中最常见的结构类型。针对钢筋混凝土结构的抗震设计中诸如楼梯构件、填充墙、抗震概念设计、抗震措施和抗震构造措施等方面提出一些值得注意的问题,供大家参考。     

砂卵石地层不同结构型式大跨无柱地铁车站的抗震动力响应分析

针对砂卵石地层条件下不同结构型式的大跨无柱地铁车站,依托成都轨道交通某无柱车站,运用有限元软件和时程分析法进行抗震计算,对比分析了不同结构型式下车站的抗震动力响应.相比于矩形平顶直墙结构,无柱车站起拱可显著优化结构受力,其弯矩值可减少约35％,受力性能显著提升,具有较好的抗震特性;拱顶不同矢跨比对结构内力及层间位移角影...