近断层多脉冲地震动作用下斜拉桥地震响应特征分析

为确定近断层多脉冲地震动的水平最强能量方向对大跨斜拉桥地震响应的影响,以港珠澳大桥青州航道桥(主跨458m双塔双索面钢箱梁斜拉桥)为背景,采用LS-DYNA程序建立全桥有限元模型,将利用多脉冲小波分析方法提取的地震动(PS类,对应水平脉冲能量最大方向上的地震动)和相应的原始记录地震动(RS类,对应地震动2个水平分量中峰值加速度较大的分量)分别沿顺桥向输入,分析桥塔、桥墩、斜拉索的位移和内力响应特征。结果表明:PS类地震动作用下,该桥塔顶纵向位移和墩顶纵向位移特征值比RS类地震动作用下分别提高35%、23.53%,塔底横向弯矩、墩底横向弯矩、墩底纵向剪力特征值比RS类地震动作用下分别增大6.92%、5.79%、14.16%;2类地震动作用下,塔底纵向剪力和斜拉索索力特征值相差不大。     

高墩桥梁在地震作用下墩柱的强度与变形

以G213线川主寺至汶川公路灾后重建工程LJ10合同段中的小宗渠顺河桥的高墩简支梁一联为例,分析其墩柱在E2地震作用下的强度与变形,可为高墩桥梁的建设和抗震设计提供参考。     

近断层脉冲型地震设计谱研究

为考虑速度脉冲效应对近断层区域抗震设计反应谱的影响,提出了一种基于场地特征周期T_g和脉冲周期T_p的反应谱生成新方法,该方法将结构周期以T_g和T_p作为分界点,分3段进行归准化。使用Shahi和Baker提出的脉冲地震识别方法,从NGA-West2数据库中选取226组矩震级在5~7.9、断层距在0.07~60.9km的脉冲地震记录,作为输入近断层脉冲型地震动记录集。采用MATLAB编制动力计算和统计分析程序,对比分析了T_g和T_p双周期规准(TTN)方法与既有非周期规准方法、单周期归准方法生成的近断层脉冲型地震反应谱在场地一致性、数据离散度等方面的优劣,在此基础上拟合得到了基于TTN速度放大系数β_v谱的近断层脉冲型地震抗震设计谱。研究结果表明,相比现有方法生成的反应谱,TTN方法生成的β_v谱具有显著优势:(1)各类场地上的均值谱一致性较佳,有利于更加高效地利用有限的脉冲地震动记录;(2)全周期范围内数据离散性较小,均值谱更具代表性;(3)各类场地上变异系数较为一致,可通过一个统一的系数调整全部场地上的均值谱数据保证率;(4)基于TTN方法的β_v谱提出的近断层脉冲型地震设计谱能较好地反映局部工程场地特性和速度脉冲效应对结构地震响应的影响。     

近场脉冲地震作用下穿越断层带隧道地震响应

在地震动峰值、速度脉冲及结构的地震响应等方面,近场地震动常表现出和远场地震动不同的特性。依据地震动破坏势从NGA-West2地震动库中选出2条近场脉冲型地震动,并与2条远场地震动进行对比分析,从而得到其频谱特性,即近场脉冲型地震波具有较明显的速度幅值,PGV与PGA比值及PGD与PGA比值较大,速度敏感区位于长周期段等特点。结合都汶高速公路龙洞子隧道工程,建立穿越断层带的隧道结构三维有限元模型,并以横断面方向分别输入近、远场地震波进行计算,研究近场脉冲型地震作用下穿越断层带隧道结构地震响应特性。结果表明：在近场脉冲型地震动作用下隧道的等效应变峰值较远场地震动大,并且在速度脉冲特性更显著的集集地震波作用下的应变峰值更大;与远离断层处相比,在断层面附近隧道横断面的等效应变峰值分布规律发生了变化,其横截面等效应变峰值最大处由拱脚变为拱顶,且在4种地震波作用下拱顶处结构的等效应变均超过了混凝土的峰值应变,进入破坏阶段;断层带内的隧道地震响应明显强于围岩条件较好的地层中的隧道,而断层带与较好围岩交界面附近的隧道地震响应更为剧烈,应变峰值随距断层距离的增大而迅速衰减。所得数值模拟结果与实际震害现象一致,可以为近场脉冲型地震动作用下穿越断层隧道的抗震设防提供参考。     

近断层脉冲型地震动作用下大跨斜拉桥的地震响应特征分析

以一座双塔双索面半飘浮体系大跨度斜拉桥为工程背景,计算分析了纵向+竖向和横向+竖向激励下近断层脉冲型地震动、近断层非脉冲型地震动和远场地震动对大跨斜拉桥地震响应的影响.结果 表明:近断层脉冲型地震动、近断层非脉冲型地震动和远场地震动作用下,大跨斜拉桥主塔和主梁的地震响应规律基本相同;近断层脉冲型地震动对大跨斜拉桥主塔和...     

近断层脉冲型地震设计谱应用研究

采用非线性有限元软件SAP2000建立了以一座主跨144m的典型大跨度连续梁桥有限元模型,对比分析了采用TTN(TgTp双周期规准)近断层设计谱和现行中国铁路规范设计谱的结构多模态反应谱分析结果与实际近断层脉冲型地震动激励下结构时程响应结果之间的差异。检验了TTN近断层脉冲型地震设计谱的适用性。研究结果表明:现行铁路规范反应谱未能有效计入近断层脉冲效应,可能极大低估近断层区域工程结构在实际设防水准下的地震响应,导致结构破坏程度超出预期。基于近断层脉冲型地震设计谱的多模态反应谱分析结果与实际近断层脉冲地震动时程分析结果吻合良好,可适用于近断层区域桥梁结构的抗震分析。     

近、远场地震下深水桥梁地震响应特性研究

以深水大跨连续刚构桥为分析对象,建立墩-水相互作用的有限元模型,研究动水压力对桥墩地震响应的影响,对比分析了近场、远场地震作用下动水压力对深水桥墩地震响应的影响规律。结果表明:随着水深的增大,桥墩结构的自振周期有所增大;同时考虑桥墩内、外域水的结构自振周期的增幅大于仅考虑外域水;附加质量比越大,动水压力对结构自振周期及结构动力响应影响越大;随着水深的增加,近、远场地震作用下桥墩地震响应值均有增加的趋势,但近场地震作用下桥墩结构的地震响应明显大于远场;近场地震作用下动水压力对桥墩地震响应值的影响大于远场地震,并且随着水深的增加,差异越明显。     

跨断层桥梁地震响应特性研究

为了解跨断层桥梁地震响应规律,为桥梁抗震设计与研究提供参考,以一座跨越走滑断层梁桥为研究对象,利用混合模拟法合成了跨断层桥梁地面运动时程,基于地震动位移输入模型,采用非线性时程分析法计算了该桥的结构地震响应,并从内力和位移响应方面与对应近断层桥梁进行了对比分析。结果表明:跨断层梁桥的桥墩承受较大扭矩;在断层错动方向,断层两侧主梁、支座及桥墩的内力、位移响应方向相反,地震动结束后,存在显著的残余内力和位移,具有较大的结构破坏风险。建议设计时应基于跨断层桥梁的地震响应特性,进行针对性的抗震设防,以减轻或避免结构破坏带来的不利影响。     

近断层隧道结构的地震响应分析

以穿越发震断层的高黎贡山段隧道工程为背景,采用数值模拟方法分析了隧道跨越发震断层以及在近场地震动作用下的地震响应。结果表明:隧道在地表永久位移的作用下会产生向斜上方的错动,沿纵向呈现"Z"字形态;在邻近断层的拱顶处出现最大主应力极值,在拱底处出现最小主应力极值;在近断层地震动的作用下,隧道横断面于拱肩及拱脚处出现内力极值,拱顶及拱底相对安全。     

桥梁墩柱不同侧向分布模式下Pushover分析

非线性Pushover分析方法是一种简单有效的抗震性能评估方法。现采用多种不同的侧向力分布模式,对依托工程进行Pushover分析与研究,进而对桥梁结构的抗震性能进行评估。研究结果表明,采用不同的侧向力分布模式,对于Pushover分析结果影响较大,对桥梁结构采用Pushover分析方法进行抗震性能评估时,应根据桥梁结构的特点进行合理选用。     

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。     

地震作用下曲线匝道桥梁伸缩缝碰撞响应

针对曲线匝道桥梁的伸缩缝地震碰撞破坏现象,依托一座多层互通式立交体系中的单支带伸缩缝曲线匝道桥工程,用Kelvin接触单元模拟桥墩两联间伸缩缝和桥台处伸缩缝在地震作用下的碰撞效应.文章建立了包含墩柱、主梁、支座和伸缩缝的全桥空间动力模型,利用非线性时程分析法,针对2个计算模型,分别输入多种地震动工况,对比分析曲线匝道桥...     

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。     

近场地震作用下桥梁结构动力响应研究进展

针对当前近场地震动特性和桥梁近场地震动响应方面的研究进展,从近场地震动强度指标、地震动拟合、地震动反应谱特征3个方面综述了近场地震动特性的研究现状,并梳理了梁式桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥等不同结构型式的桥梁在近场地震作用下的动力响应特性研究进展,论述和比较了相关研究方法,总结归纳了现有近场地震作用下桥梁结构动力响应在今后有待进一步深入研究的若干问题及发展方向。     

灾害天气下大型桥梁运营风险分析

为了量化大型桥梁灾害天气下的运营风险,提出了1种风险分析模型。抽样调查数据经统计分析后得出:(1)灾害天气包括,冰、雾、雪、冰雹、暴雨、风;(2)交通拥堵作为风险评判指标;(3)大桥运营风险影响因素包括,灾害天气的种类、等级、持续时间、空间连续性、以及节假日、时段、车型比例等。在此基础上,应用调查数据建立了模糊层次分析模型(fuzzy analytic hierarchy process ,Fuzzy-AHP)。该方法可以在客观数据缺失的情况下得出大桥运营风险结果和风险发生的概率,为大桥管理者制定合适的应急预案提供依据。最后利用苏通大桥运营情况验证了模型的有效性。     

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.     

地震作用下的桥梁碰撞分析改进求解方法

为了准确研究碰撞效应对桥梁造成的破坏以及对桥梁地震响应造成的影响,针对用于桥梁地震碰撞分析的接触单元模型提了一种改进求解方法.该方法把碰撞模型等效为一个弹簧一振子模型,由振子、弹簧和阻尼器构成.振子的运动过程代表碰撞的压缩和恢复过程.可以通过对运动方程的求解,得到相对压入量、相对压入速度、碰撞力、碰撞持续时间及其相互关...     

地震作用下桥梁结构碰撞单元参数确定研究

地震作用下相邻桥梁结构间存在碰撞效应,该效应属于动力学问题,并受多种因素的影响。文中针对碰撞单元刚度参数取值这一因素进行分析。介绍了碰撞作用的基本理论,分析碰撞作用对桥梁结构的具体影响,利用miads软件建立连续梁桥计算模型并施加地震波,针对碰撞单元刚度的取值分8个工况进行分析,以论证其对碰撞效应的影响,以便确定最合理的刚度值。     

近爆荷载作用下的桥梁受力及破坏特征分析

为研究近爆荷载作用下的混凝土桥的受力及破坏特征,采用ALE流固耦合分析理论,基于AUTODYN分析模型,开展不同炸药当量、桥面跨中位置爆炸、支点位置爆炸等近爆荷载作用下的结构应力场及破坏特征的研究。研究结果表明,随着炸药当量的增加,混凝土受载范围内超压峰值显著增大,跨中位置发生爆炸时,结构的破坏形式主要表现为混凝土桥面板的冲剪破坏、炸点附近腹板的弯曲破坏、支座附近的受压破坏。支点处发生爆炸时,支点附近腹板在爆炸冲击荷载作用下出现冲剪破坏,同时桥面板发生局部破损,破坏程度及范围随着炸药当量的提高而显著增加。     

近15年国内桥梁坍塌事故的原因和风险分析

为了分析桥梁坍塌的原因和风险,对2000~2014年非地震原因导致的179起桥梁坍塌事故的发生时间、地点、伤亡及原因进行了统计与分析。经研究发现,桥梁建造阶段桥梁坍塌风险最高,造成的伤亡最严重,其原因主要是支架问题、违规作业和违法行为。运营阶段发生坍塌事故的数量最多,其主要原因是暴雨和洪水冲刷、超载,以及车辆和船只撞击;维修阶段发生事故较少,主要原因是支架问题;拆除阶段风险较大,造成坍塌事故的主要原因是违规作业、违法转包和起重机械问题。