近断层地震动下减隔震桥梁地震反应分析

为了解采用减震榫和拉索限位器的连续梁桥在近断层地震动下减震系统的减震效果,以1座(40+64+40)m高速铁路预应力混凝土连续梁桥为背景,采用结构分析软件SAP2000建立了考虑邻梁碰撞效应的动力弹塑性计算模型,通过输入具有速度脉冲特性的近断层地震动和无速度脉冲地震动进行非线性时程反应分析。结果表明:在具有速度脉冲效应的近断层地震动下,采用减震榫和拉索限位器的组合减震系统可以起到较好的减震效果,其减震率可以达到60%以上;具有速度脉冲效应的近断层地震动对减震桥梁会产生更强烈的地震反应,也更容易引起邻梁碰撞,忽略碰撞效应将会高估减震效果。     

近断层地震作用下隔震梁桥地震响应参数影响研究

为了研究近断层地震作用下高阻尼橡胶(HDR)支座隔震梁桥在不同设计参数下的隔震效果,采用SAP 2000软件建立HDR支座隔震简支梁桥的等效单墩模型,选取典型近断层地震动记录作为输入地震波,分析桥墩高度、桥墩质量和等效隔震度对HDR支座隔震梁桥地震响应的影响。结果表明:HDR支座具有良好的隔震效果;桥墩越高,隔震后的墩顶位移峰值越大;HDR支座能有效降低低矮桥墩的近断层地震响应,但当墩高超过35m或桥墩质量增大后,HDR支座的隔震效果就降低;等效隔震度越大,HDR支座的隔震效果越好;桥梁采用HDR支座进行隔震时,应保证等效隔震度大于3.0。     

LRB隔震桥梁地震反应初探

对一座LRB隔震桥梁输入了大量具有相同反应谱的地震波，通过非线性是程分析发现，隔震桥梁地震反应的离散性很大，其最大响应对地震动的全过程十分敏感，对隔震桥梁设计时常用的5种等效线性化方法进行了比较研究，发现用反应谱法按等效线模型计算时，如果隔震支座延性率不同，多数方法计算结果的安全概率也不一样。在工程上常见的延性率范围内，这些等线性化方法的计算结果偏于不安全。     

近断层地震动合成方法及其对超大跨斜拉桥地震响应影响

为研究具有破裂前方效应和滑冲效应的2类脉冲型地震动对超大跨斜拉桥不利响应的影响,提出近断层脉冲型地震动合成的分解-叠加新方法,从频谱特性及结构地震响应两方面对该方法的有效性进行了验证。以苏通长江公路大桥为研究对象,分析了脉冲周期、脉冲速度峰值、脉冲数等参数对超大跨斜拉桥地震响应的影响规律。结果表明:近断层地震动高频成分对结构的响应不容忽视,分解-叠加法能够反映近断层地震动高频成分及低频脉冲成分对结构响应的贡献;具有滑冲效应的低峰值脉冲可激起主塔的高阶阵型,破裂前方效应地震动主要激起主塔的基本振型;当破裂前方效应和滑冲效应复合作用且两者同时达到脉冲峰值时,结构地震响应最为显著;脉冲速度峰值对斜拉桥主塔内力和位移等响应影响显著;不同脉冲周期的地震动作用下,滑冲效应引起斜拉桥地震响应明显高于破裂前方效应;脉冲个数为奇数的地震动较偶数的地震动对结构响应影响更为显著。     

FPS 隔震简支梁桥近断层地震响应研究

为研究近断层地震作用下摩擦摆支座（FPS）在桥梁结构中的使用效果,建立了一跨 FPS 隔震铁路简支梁桥的三维有限元分析模型,以9条典型近断层地震记录作为激励,采用非线性时程分析方法对其顺桥向地震响应进行计算,并对结果进行对比分析。研究结果表明：在近断层地震作用下,FPS 支座可以发挥一定的隔震作用,且大部分情况下,增大 FPS 支座等效曲率半径可提高其隔震效率,这与非近断层地震作用下的情况相同,但仅使用 FPS 支座进行隔震设计有时并不足以满足桥梁结构的抗震能力要求,需要采取其它必要的抗震、减隔震措施与 FPS 支座共同工作,以保证桥梁结构安全。     

防落梁装置对隔震桥梁地震相应的影响

该文通过对桥梁防落梁装置的分析研究,讨论了防落梁装置的刚度、强度和桥墩地震相应的关系,及在隔震设计的桥梁上的应用,并提出了“两水准”挡块的设计思想。     

摩擦摆支座参数对隔震桥梁地震响应的影响

为了研究摩擦摆支座隔震桥梁的地震响应特性,结合某在建城市轨道交通大跨连续梁桥,考虑摩擦摆支座的非线性滞回模型,采用ANSYS有限元软件建立全桥模型,通过非线性时程分析方法,研究了摩擦摆支座的摩擦系数、曲率半径及抗剪栓钉抗力等因素对连续梁桥地震响应的影响。结果表明:在纵向地震动作用下,随着摩擦系数的增大,墩底最大弯矩和墩顶最大位移不断增大;随着曲率半径的增大,主墩墩底弯矩逐渐减小;随着栓钉抗力的增大,制动墩墩底最大纵向弯矩、墩顶最大纵向位移先保持不变后增长明显。因此,建议摩擦摆支座中栓钉的抗力不宜过高。     

活动支座状态对桥梁弹塑性地震反应的影响

为研究活动支座的不同状态对桥梁结构弹塑性地震反应的影响,根据地震中活动支座的3种不同状态分析了其对应的有限单元模型;利用间隙单元和钩单元的组合构造了活动范围受限情况下的活动支座有限单元模型;采用活动支座的3种单元模型,考虑不同配筋率情况下的桥墩非线性建立了连续梁桥的3种全桥有限元模型,进行了非线性时程反应分析.结果表明,在活动支座活动范围受限甚至失去滑动能力的情况下,活动支座墩承担的地震作用增大,尤其在配筋率较低的情况下其墩底最大曲率达到甚至超出了固定支座墩的曲率,地震中活动支座墩也有可能发生破坏.在桥梁抗震设计中应根据支座的工作状态精确模拟其作用,并考虑其可能产生的破坏对活动支座墩产生的不利影响.     

地震动特性对隔震桥梁的影响

为了考虑地震动三要素对隔震桥梁的影响,以某3跨连续隔震桥梁为工程背景,选取10条不同特性的地震波,计算了该隔震桥梁的梁体位移和墩底弯矩等关键参数。结果表明,地震动的三要素对隔震桥梁有着不同的影响。地震动的频谱特性和有效加速度峰值对隔震桥梁影响较明显,而地震动的持续时间对隔震桥梁的影响不太显著。     

输入地震动维数对FPB隔震曲线桥地震反应的影响

为了研究摩擦摆支座隔震曲线桥梁地震反应的空间耦合效应,分析了输入地震动维数对摩擦摆支座隔震曲线桥梁地震反应的影响.基于空间有限元方法,采用能考虑动轴力影响的多维耦合FPB恢复力模型,以一座2联6跨的预应力混凝土连续箱梁桥为例,输入3条强震记录,分别进行了一维、二维及三维地震动下的非线性时程反应分析及其对比分析.结果表明:输入地震动维数引起的耦合效应对隔震曲线桥梁的地震反应有重要影响;输入地震维数对支座的力-位移滞回曲线形状有较大影响;FPB隔震曲线桥的支座位移大小与输入地震动的维数有关.     

近断层地震作用下大跨混合梁斜拉桥减隔震措施研究

历次震害表明,近断层地震的脉冲效应对工程结构具有强烈破坏作用,为探讨大跨混合梁斜拉桥在近断层地震作用下反应规律和合理减隔震措施,以国内某大跨混合梁斜拉桥为例,建立有限元模型,输入多条近断层地震波进行时程分析,并将近断层地震作用下地震响应结果与相应规范设计地震计算值进行了对比分析。研究表明:在近断层地震作用下,不适宜选用弹性连接体系,选用阻尼器体系或者组合体系减震效果更为理想;相对于规范设计地震,近断层地震作用下减隔震体系的合理参数值有所不同。     

多振型反应谱法分析减隔震桥梁

减隔振桥梁的本质和目的是将结构与可能引起破坏的地面运动尽可能分离开来。要达到这个目的,可通过延长结构的基本周期,避开地震能量集中的范围,从而降低结构的地震力。由于减隔震装置的恢复力模型均为非线性,以往只能采用非线性直接积分时程法进行分析。最新颁布的《公路桥梁抗震设计规范》(JTG/T 2231-2020)首次提出采用多振型反应谱法分析减隔震桥梁,此法有效的回避了目前地震安评相对较少,地震波来源有限,以及时程分析效率低等问题。本文结合此规范及实际工程案例阐述具体计算过程,并对计算中所涉及的迭代思路进行必要的解释。     

考虑地铁影响的桥梁结构地震反应研究

随着我国城市建设的快速发展,城市核心区域用地日益紧张,因而轨道交通、市政交通、建筑工程等呈现出立体式、一体化发展趋势。基于此,以某城市主干路高架桥及桥下顺桥向布置地铁车站为研究对象,运用有限元软件建立站桥一体计算模型及单桥计算模型,通过数值模拟分析结构的动力特性差异。研究表明,在站桥一体结构采用整体连接时,忽略地铁结构及土体,将显著低估桥梁结构地震反应,会得到不安全的抗震评估结果;考虑地铁车站后,顺桥向地震作用下的墩底位移增大,使得墩底剪力、弯矩与梁端位移增大,此外,地铁结构纵向变形还对梁端位移变化具有放大作用;地铁车站横向有土弹簧嵌固作用,整体变形小,在横桥向地震作用下墩底剪力、弯矩与梁端位移增大比值较少,同时,因地铁结构横向变形较小,对梁端位移变化的影响较小。     

近场长周期地震动脉冲特性对减隔震桥梁地震响应的影响研究

针对减隔震桥梁,选取不同的地震动激励,采用非线性时程分析方法,分析了长周期地震动脉冲特性对减隔震桥梁地震响应和减震效果的影响,并与非减隔震桥梁进行对比。结果表明,长周期地震动的脉冲特性对支座减隔震性能的发挥较为不利,但尚具有一定的减隔震作用;在脉冲型地震动作用下,桥梁的地震响应明显大于脉冲特性不明显地震动作用时的响应,尤其主梁纵向位移放大了3~6倍,应加强防落梁措施。在长周期地震动影响较大的区域修建减隔震桥梁时应关注地震动的脉冲特性对其产生的不利影响。     

地震激励桥梁基础减隔震支座性能研究

以某工程项目为对象,以50 a 10%超越概率E1 (地震作用)和50 a 2%超越概率E2 (地震作用)的地震动加速度时程数据为输入参数建立有限元模型来分析普通橡胶支座和双曲面球形减震支座对桥梁整体结构抗震特性的影响作用。研究结果表明:E2地震力作用下,双曲面球形减震支座下梁端横向和纵向位移均大幅度下降,支座横桥向位移增加,橡胶支座纵向位移增大而滑动支座纵向位移减小,减隔震支座降低了相邻主梁碰撞而造成结构震害; E1地震力作用下,桥梁立柱和桩基结构在橡胶支座和双曲面球形减隔震支座下均不会发生基于结构抗弯能力不足而导致基础震害,但双曲面球形减隔震支座下桥梁立柱底部和桩基弯矩均大幅下降;E2地震力下,橡胶支座的1#、2#桥墩立柱和1#、2#、3#、4#桥墩桩基结构弯矩超过结构的抗弯承载能力,桥梁立柱和桩基结构均会发生严重破坏;双曲面球形减隔震支座下桥梁立柱底部和桩基弯矩均大幅下降,低于桥梁立柱的抗弯承载力,桥梁结构不会发生结构破坏。     

减隔震曲线折梁桥地震反应分析

随着对路线线形、造型美观及公路运营技术等要求不断提高,曲线折梁桥的应用越来越广泛。由于曲线折梁桥空间结构的不规则性,受力较复杂,在地震作用下易遭受破坏,通常采用减隔震措施对其进行减震控制。现以两座不同曲率半径的曲线折梁桥为例进行减隔震设计研究,基于建立的非线性动力分析模型进行自振特性分析,并通过输入三维地震动作用进行时程分析。研究表明:曲线折梁桥的振动模态具有平扭耦合振动的特点,且曲率半径越小平扭耦合振动越显著;当曲线折梁桥曲率半径较小时,采用双向隔震设计能够很好地控制其地震反应,而曲线折梁桥曲率半径较大时,其地震反应更接近于直梁桥。     

大跨度桥梁地震反应谱的发展

随着我国大跨度桥梁结构的发展,反应谱与桥梁结构的发展不相适应性日益严重.本文对大跨度桥梁结构应用规范反应谱时存在的若干问题,其中包括长周期反应谱值、反应谱组合方法、考虑地震动空间变化的反应谱方法、反应谱输入方向、综合影响系数和阻尼比等进行了总结和探讨,并指出值得进一步研究的问题,对于修正桥梁抗震设计规范具有一定的参考意义.     

深水桥梁结构的地震反应分析

南水北调工程丹江口二桥主桥为四跨预应力混凝土变截面连续箱粱,其2号主墩基础入水深度超过40 m,在动力荷载作用下水对该类结构的动力特性和地震反应的影响不可忽略。以丹江口二桥为例,用有限元程序ANSYS建立了该桥的有限元模型,模拟了该桥的动力特性和地震反应,利用分析结果探讨了水对该桥动力特性的影响。输入地震波后,由于水的附加质量引起的惯性力和动水阻力的影响,结构的位移和内力较之不考虑水的情况会有所增加,但由于桩质点运动的速度和加速度较小,导致附加质量引起惯性力和动水阻力较小,所以给结构带来的影响较小。分析结果为同类结构的抗震分析提供了参考。     

地震对桥梁的影响及桥梁抗震措施分析

地震过程本身是一个随机的过程,它发生的时间、地点和大小都具有明显的不确定性。地震发生时,由于受很多因素及效应的影响,并且场地各点的震动是随时间和空间变化的。而桥梁作为重要的社会基础设施之一,是抗震防灾、危机管理系统的一个重要组成部分,提高桥梁的抗震性能是减轻地震损失、加强区域安全的基本措施之一,是我国公路交通建设中所面临的重大课题。     

地震作用下LRB隔震桥梁碰撞临界间隙分析

采用LRB隔震支座增大了梁体在地震作用下碰撞的可能性,确定隔震梁桥邻跨间避免地震碰撞的最小间隙对于桥梁减隔震措施的设计有着显著意义.以隔震连续梁桥梁端相对位移为研究对象,通过桥梁结构拆分,运用振型分解法推导梁体在地震作用下相对位移的最大值反应谱计算方法.采用等效双线性铅销橡胶支座模型,通过迭代计算梁端相对位移并分析SRSS和CQC振型组合法适用性.采用非线性时程分析法计算连续梁的相对位移,验证了反应谱方法预测梁端地震临界间隙的可行性.结果表明:地震作用下梁端相对位移与相邻结构的周期和阻尼比有关,梁端采用CQC组合的反应谱方法能较好预测梁体在地震作用下梁体避免碰撞的临界间隙.提出了基于反应谱方法隔震桥梁间隙设计方法,可供设计人员参考.