大跨度缆索承重桥梁限位型减震结构体系研究

大跨度缆索承重桥梁由于其结构刚度较小,在运营或极端荷载下产生较大的塔梁相对位移和主塔内力。为了优化其结构受力,减小伸缩缝规模,提出了大跨度缆索承重桥梁纵向限位型减震结构体系。其主要思想是:在塔梁间设置纵向阻尼器,实现缆索承重桥梁纵向减震耗能;在塔梁间设置纵向限位,改变结构传力路径,改善结构受力及塔梁间相对位移及变形。通过具体实例介绍了该结构体系的设计方法及过程。结果表明:纵向限位型减震结构体系有效减小塔梁间相对位移,进而减小大跨度缆索承重桥梁伸缩缝、阻尼器的规模,有效改善主塔内力,提高结构耐久性。     

桥梁动力限位器设计研究

在地震中，由于桥联间伸缩缝处过大的变位会造成桥梁破坏，所以需要在支座宽度不足的伸缩缝间设置适当的限位器，以限制伸缩缝间的相对位移。基于反应谱法提出了耗能型限位器的计算方法。通过动力时程分析表明，该方法计算结果对于限制预期大的地震作用下桥联间的相对位移有明显的效果。     

桥梁动力限位器设计研究

在地震中,由于桥联间伸缩缝处过大的变位会造成桥梁破坏,所以需要在支座宽度不足的伸缩缝间设置适当的限位器,以限制伸缩缝间的相对位移.基于反应谱法提出了耗能型限位器的计算方法.通过动力时程分析表明,该方法计算结果对于限制预期大的地震作用下桥联间的相对位移有明显的效果.     

圆筒型缓冲装置设计方法研究

梁间碰撞是桥梁在地震中破坏的主要因素之一。随着抗震研究的进展,限位装置在桥梁中的应用研究也越来越多,但是以往的研究多局限于普通限位缓冲装置使用效果的定性研究,没有考虑具有耗能性能的装置的缓冲效果。该研究在试验的基础上提出了基于反应谱方法的具有耗能性能的圆筒型限位缓冲装置计算模型和设计方法,并采用动力时程分析方法对设计效果进行验证。研究表明圆筒型缓冲装置具有明显的缓冲效果,本设计方法是可行的,与普通缓冲装置相比,梁体与挡块之间的最大相对位移以及桥墩的塑性变形均有不同程度的减小。     

改变支座模型对梁式桥地震反应的影响分析

针对一座4跨梁式桥在地震作用下的反应,采用大型有限元分析程序ANSYS,选取空间梁单元建立4种模型进行了动力特性分析;并选取3条地震波,进一步对比分析了支座模型改变后连续梁桥和简支梁桥内力和位移的地震反应。结果表明:改变梁式桥支座模型,上部结构在桥台和梁端间伸缩缝处及相邻梁和桥墩间伸缩缝处相对位移的地震反应会明显变大,但桥墩内力和位移的地震反应明显减小,隔震效果显著;合理选择台梁间、墩梁处和相邻梁体间伸缩缝处限位弹簧装置的刚度可以有效地减小上部结构在地震中的相对位移,防止其发生梁端碰撞和落梁破坏。     

考虑支座剪断的连续梁桥位移控制方法研究

以连续梁桥为例,基于弹性限位装置研究固定支座剪断后桥梁地震位移的控制方法。研究发现,固定支座因其水平承载能力较低而在桥墩出现塑性铰之前发生剪断,这将引起主梁与下部结构间相对位移的增大,增加落梁风险;弹性限位装置可通过调整初始间隙和弹簧抗压刚度,有效限制固定支座剪断后的地震位移;参数优选的原则是在桥墩不出现塑性铰的前提下,固定支座剪断后的地震位移越小越好。     

虎门二桥坭洲水道桥纵向约束体系研究

虎门二桥坭洲水道桥为主跨1 688m的双塔双跨悬索桥。为减小该桥在汽车活载、温度作用及风荷载下的梁端位移,提出一种在塔梁连接处设置静力限位-动力阻尼装置的纵向约束体系。采用有限元软件SAP2000Nonlinear建立全桥有限元模型,分析该静力限位-动力阻尼装置的限位间隙、限位刚度对梁端位移、塔梁相对位移、限位力的影响规律,确定限位装置的合理参数取值,分析设置静力限位-动力阻尼装置前、后加劲梁应力、桥塔纵向弯矩和梁端位移。结果表明:该桥静力限位-动力阻尼装置的限位刚度取200MN/m,广东侧和东莞侧限位间隙分别取0.82m和1.05m;采用静力限位-动力阻尼体系后,静力作用和地震作用下的梁端位移大幅降低,伸缩缝规模从2 758mm降到2 106mm,减小23.6%。     

缓冲型防落梁钢圈限位装置力学性能试验

经合理设计的防落梁限位装置可以有效减小地震发生时桥梁上、下部结构间的相对位移，阻止落梁破坏的发生，而明确限位装置力学性能是对其进行合理设计的必要前提。为探明缓冲型防落梁钢圈限位装置的滞回性能和破坏模式，并提出极限位移和极限承载力的计算方法，制作了6个试件进行拟静力试验研究。分析了钢材种类、限位装置截面高度h和直线段长度a等设计参数对其力学性能的影响，试验结果表明：①在初期的加、卸载过程中，试件以弯曲变形为主，刚度及承载力低。由于弧段部位过早出现塑性，卸载后出现永久性变形；试件在反复加载过程中，累计塑性变形增加，后期以拉伸变形为主，刚度大。试件达到最大承载力后，发生颈缩、断裂破坏，最终丧失承载能力。②分析试件圆弧段测得的应变，加载初期内侧受拉，外侧受压；随着位移的增加，弧段外侧达到最大压应变后，试件被拉直，中性轴偏离截面形心；破坏时，试件各部位均出现较大的拉应变。③参数a对试件启动限位功能时机影响较大，对试件初期刚度几乎没有影响；参数h增加时，承载力的增长速率、初期刚度以及最大承载力均增加，但对位移影响较小；改变钢材种类对承载力影响较大，对位移影响较小。在试验研究的基础上，提出了该类限位装置的极限承载力与极限位移计算公式，并验证了计算公式的有效性。     

大位移量桥梁伸缩缝处护栏设计研究

武汉青山长江公路大桥主、引桥间设置了位移量2.1m的伸缩缝,为解决大位移量桥梁伸缩缝处护栏的安全防护和伸缩功能需求,对该桥伸缩缝处护栏进行设计研究。该护栏设置长外套管跨越伸缩缝并在两端与护栏横梁连接,外套管上设置可满足位移量要求的长孔,立柱同时与横梁和外套管连接,伸缩缝每端相邻的2根立柱背部设置加强焊接斜撑。利用有限元仿真技术对设计的伸缩缝处护栏安全性能进行仿真分析,并依据《公路护栏安全性能评价标准》(JTG B05-01-2013)规定的SS级护栏碰撞条件实施碰撞试验。结果表明:该具有大位移量的桥梁伸缩缝处护栏的防护能力达到SS级,可为桥梁伸缩缝处提供有效的安全防护。     

汶川桥梁震害分析与抗震设计对策

通过对汶川地震区213国道上桥梁震害的调查,结合震区梁式桥的结构特点,通过分析表明:震区梁式桥主要震害特征是由于梁底与板式橡胶支座顶产生相对滑动,梁体发生较大位移,从而引起落梁、支座悬空、挡块和伸缩缝破坏,但梁底与支座间滑动,实际上起到了隔震作用,国道213线从都江堰到映秀的梁式桥,除百花大桥外,桥梁墩柱和基础本身都没有出现严重破坏的情况.针对震害现象,提出了相关抗震设计对策.     

公路桥梁抗震设计的设防标准研究

对国内外的桥梁抗震规范进行比较,通过对抗震桥梁使用功能分类、抗震桥梁重要性等因素进行分析,从桥梁结构抗震设防的合理安全度的原则(经济性与安全性合理平衡的原则)出发,提出了公路桥梁抗震设防标准(抗震设计类别),该标准为公路桥梁的抗震设计提供了较合理的设防依据,对公路桥梁抗震设计规范的修订有重要的指导意义。     

基于拉索减震支座的高墩桥梁抗震设计策略

近年来,随着我国桥梁工程的高速发展,桥梁交通网络不断完善,更多的高墩桥梁被应用于实际工程中。以某实际工程中的高墩桥梁为例,提出了基于拉索减震支座的抗震设计策略,对比研究了常规体系、采用摩擦摆支座的减隔震设计方案,分析了不同方案在E2水平地震作用下的桥梁结构响应。分析结果表明：高墩桥梁中采用拉索减震支座、摩擦摆支座都能有效地降低结构地震内力响应。摩擦摆支座与常规体系都可能导致较大的墩梁相对位移;拉索减震支座可有效控制墩梁相对位移,有利于防止落梁灾害的发生,是一种合理有效的抗震设防策略。研究内容可为高墩桥梁抗震设计提供有益参考。     

基于美标的桥梁抗震加固评估方法研究

详细论述了美国标准关于桥梁抗震加固设计的评估分析方法，提出了指数法和损伤评估法两种定量的初步评估法。其中，指数法能定量评估旧桥进行抗震加固的迫切性大小，便于相关部门制定区域旧桥抗震加固维修优先级目录。损伤评估法通过易损曲线的建立，侧重评估桥梁进行抗震加固的直接成本，并结合非直接成本评估旧桥抗震加固的合理性。通过中美标设计反应谱的换算，两种方法均可作为国内强震区域旧桥是否需要进行抗震加固或桥梁抗震加固优先级的参考，其中损伤评估法也可以作为国内桥梁抗震加固直接成本估算的参考。最后结合工程实例运用指数法和损伤评估法进行了具体分析运用，对国内大量旧桥进行快速抗震评估具有积极的意义。     

水平分散型支座在江顺大桥引桥的应用

抗震设计是连续梁桥的设计难点之一。广东江顺大桥引桥采用水平分散型支座代替常规的盆式支座,经对比分析发现：水平分散型支座能降低结构刚度,延长结构周期,减小结构的地震内力,提高结构抗震性能;且剪切位移能力较大,能满足结构较大的地震位移需求。     

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.     

汶川地震后对我国结构工程抗震的几点思考

通过前两位作者前后两次赴汶川地震灾区进行考察调研,获取了震害的第一手资料。首先阐述了汶川地震的特点,分析了结构工程特别是桥梁工程震害产生的原因;研究了桥型与抗震性能的关系,提出在不同场地和不同条件下应采用不同的桥型、高烈度地震区的适宜桥跨结构型式应进行深入研究;探讨了桥梁结构的抗震设防标准问题,建议对重要性公路桥梁,采用中震不坏的设计原则;讨论了概念设计与抗震构造措施对桥梁抗震的重要性;提出应重视减隔震耗能技术在桥梁工程中的应用;根据国外的经验,建议对桥梁结构的抗震评价与加固技术进行深入的探讨和研究;探讨了我国在灾害的应急决策机制、防灾减灾政策和技术研究等方面存在的问题;最后,针对目前我国结构抗震中存在的问题,提出了相应的建议。     

承台结构形式对分幅连续刚构桥地震响应的影响研究

为选择合理承台结构形式,以满足地震高烈度区分幅连续刚构桥的抗震性能,以G75兰临高速公路上的一座(64+115+64)m分幅双肢薄壁墩连续刚构桥为背景,根据分幅连续刚构桥地震响应作用机理,采用MIDAS Civil软件建立桥梁空间杆系动力分析模型,利用设计反应谱法从桥梁纵向和横向进行激励,对比研究整体式、分离式2种承台...     

斜拉桥减震控制研究

对于采用飘浮体系的斜拉桥,主桥在地震作用下将产生较大的纵向位移,必须加以控制才能保证桥梁的抗震安全性,本文探讨了采用弹性连接装置减震和采用粘滞阻尼器不同的布置方式减震,对3种减震方案进行了参数敏感性分析。分析表明,只要选择合理的参数,3种减震方案均能较好地控制主桥在地震作用下的纵向位移,但同时在塔、梁和梁与辅助墩之间设置阻尼器的方案最优。     

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,震后通过更换损坏构件以恢复结构正常使用功能。对附加可更换构件的可恢复功能桥梁防震结构的研究进行了系统的梳理和总结。首先介绍了附加可更换构件的可恢复功能桥梁防震结构的设计理念;然后总结了目前国内外可更换构件的类型、附加可更换构件桥梁结构的抗震性能及其抗震设计方法的研究现状;并通过实际工程应用案例说明了附加可更换构件的可恢复功能桥梁防震结构的工程实践价值;最后探讨了附加可更换构件的可恢复功能桥梁防震结构的发展趋势。现有研究表明,附加可更换构件桥梁结构的功能可恢复性已得到了工程界的认可,但仍然需要在新材料、新构造形式的开发,系统性的试验研究以及抗震性能优化设计等方面开展深入研究。     

公路大跨度桥梁建设期抗震设防标准研究

针对桥梁结构建设期间的抗震性能存在较大风险、国内公路桥梁在建设期一般没有考虑地震作用影响的问题,基于现行桥梁抗震设计规范重要性系数的概念,根据设计基准期、烈度、超越概率及地震重现期关系,研究了公路大跨度桥梁建设期的设防标准和抗震重要性系数,通过数值模拟,采用所推荐标准与抗震重要性系数评估了西部高烈度区一座T形刚构桥在建...