结构附属物的塑性耗能及减振分析

工程结构中的顶部附属物受地震作用产生放大效应，使附属物的动力反应远大于主结构的反应，较早进入塑性破坏。然而从另一方面看，这种放大的效应将在早期耗散整个结构的部分能量，对主结构将产生一定的减振影响。本文通过等价线性化用数值方法求解非线性随机反应方程，在此基础上分析附属物在塑性状态下的耗散能力以及对主结构的减振影响。     

高烈度地震区不等高墩桥梁延性抗震计算分析

针对山区公路桥梁的典型特点,阐述了一座高烈度地震区不等高墩桥梁延性抗震设计的工程实例.通过引入弹塑性纤维梁柱单元,采用非线性动力时程法,重点分析了该桥在E2人工拟合地震波作用下的地震反应特性.计算结果表明,通过选用合理的结构体系,采用延性抗震设计方法能够实现此类桥梁大震不倒塌的设防目标.     

钢筋混凝土结构抗震承载力及延性的探讨

提出了抗震能力系数,给出了判断结构抗震能力强弱的方法,由此得出抗震结构若具备足够承载能力,其延性要求可以适当降低,并且结构屈服承载力对结构抗震能力的影响程度更大,从而认为不宜将结构设计得抗震承载能力过低,而片面追求结构延性．     

基础隔震桥梁抗震性能的研究

主要论述利用基础、地基等自身的构造做成隔震构造的桥梁,在地震作用下进行动力时程分析、抗震性能分析与评价。从分析与评价结果中,我们知道该类型的桥梁满足现行规范的抗震性能要求,从而为隔震技术提出了可行的新型隔震桥梁形式。     

关于桥梁抗震设计细则中塑性铰区约束箍筋最低用量及桥墩抗剪强度的探讨

通过对新版桥梁抗震设计细则与国外规范中塑性铰区最低约束箍筋用量公式的对比,指出若按照新版抗震设计细则要求的塑性铰区最低约束箍筋用量配置桥墩箍筋可能无法满足抗震设计预期的延性要求,进而得出在相同配筋条件下的桥墩抗剪能力人为低估。     

胶粉改性沥青桥面防水层铺装结构黏弹性力学分析

胶粉改性沥青桥面防水层具有抗高低温性能好、抗施工损伤特性好、具有与沥青混凝土铺装层和水泥混凝土桥面板黏结性能好、环保等优点,利用黏弹性力学原理对设有胶粉改性沥青防水层的铺装结构进行受力特性分析,研究了防水层厚度、桥面铺装层厚度对桥面铺装结构抗剪性能的影响,并与室内试验结果进行了对比,结果符合良好．分析结果表明：随防水层厚度增加,最大剪应力值τmax会增大;随沥青混凝土铺装层厚度增加,τmax呈现先减小后增大趋势．沥青混凝土面层的厚度为13cm时产生的τmax值最小．     

弹性连续梁法在桥梁结构分析中的应用

指出了既有的桥梁设计理论在成桥理论分析时的缺点,提出了用弹性连续梁模拟实桥进行荷载横向分配的观点.给出了分析思路、计算模型,列举了部分桥梁在检测中的实测值与理论分析数据对比,证明了本文理论的正确性.     

砼结构桥梁基础施工技术控制

随着我国改革开放的深入和社会经济的快速持续发展,各行各业都在积极抓住这个良好的开拓机遇以突飞猛进的速度向前迈进,在这其中又以建筑行业最引人注目,原因不仅在于它所容纳的庞大的就业人群,     

火灾后桥梁结构的损伤检测及安全性评估

通过对南京长江大桥火灾现场调查和造成的桥梁损伤的检测,分析了钢筋和混凝土构件损伤情况,估计了火灾现场、火灾温度。根据相关资料和荷载试验对桥梁安全状态进行了评估,为桥梁的修复、加固提供依据。     

海洋环境下钢筋混凝土桥梁结构的耐久性评估

以海洋环境为背景,从钢筋和混凝土自身的劣化出发,根据Fick扩散定律,推导出沿海环境下钢筋初始锈蚀时间的计算公式.考虑钢筋坑蚀的特点,选择了适合的钢筋劣化模型和混凝土劣化模型,建立了偏心受压结构按承载力极限状态计算的抗力劣化模型,并运用可靠度分析方法对某跨海大桥的墩柱进行了耐久性评估.     

从WCEE看国内外韧性抗震梁桥研究进展

梳理和总结了第16、17届世界地震工程大会(WCEE)中关于韧性抗震梁桥相关的研究进展;分析了后张预应力摇摆自复位梁桥与其他新型韧性抗震梁桥体系的最新研究进展,总结了高性能材料在韧性梁桥中的应用研究,并介绍了国内外自复位梁桥的工程实践;介绍了自复位耗能装置和限位装置等韧性抗震梁桥结构中的可更换装置研究,讨论了附加可更换装置的梁桥结构抗震性能;总结了单体梁桥和桥梁网络的抗震韧性评估方法,探讨了韧性抗震梁桥结构的研究方向和发展趋势。研究结果表明：附加可更换耗能装置的后张预应力自复位梁桥是研究最为广泛的韧性抗震梁桥结构,且已建成了多座示范工程,该类结构在强震中的表现有待实际地震验证;需要结合高性能材料开发可更换装置新结构与新构造,在此基础上研究其与桥梁的合理连接技术及抗震设计方法;考虑性能退化、需求增加等多因素影响的既有梁桥结构抗震韧性评价方法和能力提升技术及其设计理论,是中国已建梁桥面临的突出问题。     

汶川地震及中国公路桥梁抗震设计规范的变迁

根据汶川地震的震源机理和桥梁震害的特点,在断裂带南段,桥梁结构以强度失效型破坏为主;而在北段以位移型破坏为主.对由汶川地震推动刊布实施的公路桥梁抗震设计细则和中国前两代公路桥梁抗震设计规范的内容进行了对比分析,并回顾了中国三代公路桥梁抗震设计规范的变迁.提出了新桥梁抗震细则在抗震设计理念、设计方法及抗震措施方面的新特点.     

钢筋混凝土空心桥墩应用及抗震性能研究综述

分析了中国6座大型铁路桥梁和26座大型公路桥梁中空心桥墩的设计情况,从墩高、壁厚比、薄壁宽厚比和剪跨比等方面对空心桥墩在中国的应用情况进行了评述.总结了新西兰、美国、欧洲、日本以及中国对空心桥墩抗震问题开展的试验研究和理论分析成果,指出了空心桥墩抗震研究存在的问题和进一步研究方向.分析结果表明:剪跨比大于10.0的高墩、壁厚比小于0.2或薄壁宽厚比大于10.0的薄壁墩在中国大型桥梁工程中获得了广泛应用;目前对空心桥墩抗震问题开展的研究集中于剪跨比在8.0以下的中低墩,对壁厚比小于0.2或薄壁宽厚比大于5.0的薄壁墩开展的研究非常少;合理的空心桥墩抗剪强度及抗震变形能力分析模型仍未建立;分析水下空心桥墩抗开裂措施,控制空心桥墩残余位移,采用新型结构和新材料提高空心桥墩抗震能力,应用现代试验技术研究空心桥墩抗震问题是未来重要的研究方向.     

悬索桥重力式锚碇结构-地基联合承载机制

基于普宣高速公路宣威岸重力式锚碇工程, 设计了不回填无预应力、不回填有预应力和回填有预应力3种计算工况, 利用数值仿真试验分析了重力式锚碇和地基的力学机制和破坏模式。承载机制表明: 8倍设计荷载之前没有塑性变形, 为弹性工作状态, 最大变形在锚岩界面, 摩擦效应居主导, 基底拉应力区可控, 锚碇结构抗滑移和抗倾覆性均处于稳定可控状态; 12倍设计荷载之后塑性区逐步扩展, 达到20倍设计荷载时全部贯通, 基底塑性变形明显, 锚碇结构变形显著, 基底夹持岩体剪切破坏, 夹持效应居主导, 基底拉应力区不可控, 锚碇结构抗滑移和抗倾覆性均处于不可控状态; 锚碇施加的预应力只在结构-岩基协调变形之前起作用, 之后影响不大; 回填可以极大地改善基底应力状态与结构扭转变形、抗滑移和抗倾覆稳定性, 可在容许变形范围内适当考虑增强效应。可见, 重力式锚碇结构-地基协调变形与联合承载机制, 表现为摩擦效应、夹持效应和回填效应的综合作用。监测结果显示: 通过基底拉应力和压应力监控结构与地基接触面安全性, 监测值小于地基容许承载力3MPa; 通过基底变位和地基深部水平位移监控结构抗滑移稳定性, 实际工程监测值小于1mm; 通过角点不均匀沉降监控锚碇抗倾覆稳定性, 倾斜值小于0.006;通过大体积混凝土温控监测可知, 内部最高温度小于60℃, 进出水温差小于15℃, 内表温差小于20℃, 峰后降温速率小于3℃·d^-1; 锚束锁固荷载监测变化幅值不超过设计值的5%。     

简支梁桥顺桥向地震动分析

为了计算多跨简支梁桥地震荷载, 根据弹性地基上桥墩的变形特性, 将墩顶作用单位集中力时, 桥墩静力挠度曲线方程作为基本振型, 考虑了地基变形的影响, 利用拉格朗日方程推导了多跨简支梁桥顺桥向地震振动方程, 给出了相应的基频和振型参与系数的近似计算公式。仿真计算结果表明: 简支梁桥一、二阶自振频率的计算值分别为7.43及11.19 Hz, 而其试验值分别为7.00及10.55Hz, 其误差在5.8%以内。可见, 提出的振型可以用于简支梁桥顺桥向的抗震性能评估。     

钢-混凝土组合箱梁抗震性能试验

进行了4组不同剪力连接度与腹板高厚比的组合箱梁低周反复荷载试验, 对组合箱梁的失效模式、滞回性能、骨架曲线、耗能能力、延性、刚度退化规律等抗震性能进行了深入研究, 重点分析了腹板高厚比和剪力连接度对组合箱梁抗震性能的影响。研究结果表明: 由于腹板高厚比和剪力连接度的不同, 组合箱梁存在局部屈曲破坏、弯剪破坏、压弯破坏和剪切破坏4种失效模式; 荷载-挠度滞回曲线和骨架曲线可分为弹性、弹塑性与破坏3个阶段; 不同剪力连接度与腹板高厚比情况下的荷载-挠度滞回环丰满而稳定, 没有明显的捏缩现象, 体现良好的抗震性能; 剪力连接度越大, 组合箱梁骨架曲线越饱满, 耗能能力越强, 但延性变化不明显; 腹板高厚比越大, 组合箱梁延性越好, 耗能能力越强; 剪力连接度与腹板高厚比对组合箱梁刚度退化前期有较大影响, 后期影响变小。     

公路独柱墩桥梁抗倾覆研究综述

为了促进公路独柱墩桥梁的可持续发展,总结了国内外典型桥梁倾覆事故,并从桥梁倾覆破坏机理、倾覆稳定性影响因素和抗倾覆控制方法3个方面系统梳理了公路独柱墩桥梁在抗倾覆领域的研究现状,强调了超载对桥梁结构安全威胁的严重性、倾覆问题复杂性及紧迫性。研究结果表明：桥梁倾覆事故多由超载车辆偏载行驶诱发,这些独柱墩桥梁存在“强弯弱倾”现象;汽车荷载对桥梁的弯矩、剪力和扭矩效应影响不同,亟须建立一套适用于桥梁抗倾覆分析的重型汽车荷载计算标准;不同桥梁发生倾覆破坏的模式及相应的荷载最不利状态各不相同,明确桥梁不同破坏模式下的倾覆轴力学模型对倾覆最不利状态演化至关重要,尚需在倾覆轴力学模型和倾覆最不利状态领域开展更为深入的研究工作;温度、预应力、收缩徐变和基础变位因素耦合作用下的桥梁倾覆机理仍不清晰;采用反力最不利状态描述桥梁的倾覆极限状态,割裂了倾覆效应与扭矩特性的力学联系;建议以可靠度理论为基础,结合倾覆破坏模式及合理倾覆轴力学模型来完善抗倾覆控制计算方法,进一步降低公路独柱墩桥梁安全运营风险;在保持一定抗倾覆安全冗余度和注重桥梁监控与维护的前提下,加强治超限载管理是防止该类事故发生的根本途径。     

基于Monte Carlo方法的路堤震害风险概率评价

以连云港-霍尔果斯高速公路K1125+470处路堤为研究对象, 在路堤震害损伤判别、路堤结构形式和地震动输入确定的基础上, 采用增量动力分析和概率性地震需求分析相结合的方法绘制了路堤震害易损性曲线, 评价了路堤震害易损性; 将路堤震害风险概率定义为场地地震危险性与路堤震害易损性的卷积, 并提出相关计算方法; 研究了场地地震烈度概率分布模型和地震烈度与地震动峰值加速度转换关系, 提出了未来50年内地震动峰值加速度的概率分布函数; 基于Monte Carlo方法进行了无挡土墙和有挡土墙路堤的震害风险概率评价, 验证了挡土墙对提高路堤抗震性能的积极作用。研究结果表明: 当地震动峰值加速度达到0.6g时, 无挡土墙路堤超越严重损伤的概率为65.910%, 达到0.8g时, 超越严重损伤的概率为99.995%, 说明无挡土墙路堤的震害易损性较高; 未来50年内无挡土墙路堤发生严重损伤和毁坏的风险概率为29.07%, 发生基本完好和轻微损伤的风险概率为31.97%;未来50年内有挡土墙路堤超越严重损伤的风险概率比无挡土墙路堤低7.9%, 发生基本完好和轻微损伤的风险概率比无挡土墙路堤高12.14%, 说明挡土墙可以显著降低路堤震害风险; 以路堤未来50年发生毁坏的风险概率40%为风险可接受度对路堤进行抗震设计和加固。     

黄土地区刚-柔性桩复合地基的承载机理

为了揭示湿陷性黄土地区刚-柔性桩复合地基的荷载传递机理, 开展了现场原型试验, 分析了桩身和桩间土的应力在不同荷载与深度下的变化规律; 通过与刚性单桩的对比, 总结了刚-柔性桩复合地基的桩土相互作用特点; 结合已有文献, 分析了湿陷性黄土地区刚-柔性桩复合地基与软土地区刚-柔性桩复合地基在力学表现上的差异。分析结果表明: 湿陷性黄土地区刚-柔性桩复合地基中柔性桩的主要作用是挤密桩间土, 消除其湿陷性, 试验场地处理后湿陷系数基本小于0.015;由于柔性桩的挤密作用, 桩间土的承载力得以充分发挥, 刚性桩的荷载传递能力得以增强; 软土地区柔性桩的荷载分担率一般大于桩间土, 由于黄土的承载力较高及柔性桩与桩间土的模量比小, 湿陷性黄土地区桩间土的荷载分担率稳定在26%左右, 远大于柔性桩的7%;复合地基中的刚性桩属于端承摩擦桩, 随着荷载增加, 刚性桩的荷载传递能力逐渐强化, 荷载分担率逐渐增加, 最终稳定在67%左右; 刚性桩荷载传递能力的增强并不利于刚-柔性桩复合地基承载能力的充分发挥, 在设计时需要充分考虑对纯摩擦桩有效桩长的影响, 以及对端承摩擦桩桩端土体承载能力的影响。     

大跨高墩连续刚构桥内力状态及其对地震反应的影响

为研究实际施工过程和混凝土收缩徐变对连续刚构桥成桥内力状态的影响以及不同内力状态下主桥的地震反应差异,以某大跨高墩连续刚构桥为背景,建立了MIDAS/Civil施工阶段分析模型,并讨论了各施工因素对主桥内力状态的影响; 基于等效荷载法提出了适用于连续刚构桥的内力等效荷载计算方法,通过将主桥内力进行分解,以若干简单的内力等效荷载分别进行等效,再利用叠加原理求和,得到符合实际情况的等效内力状态; 采用OpenSees建立了全桥非线性动力分析模型,并施加不同内力状态所对应的内力等效荷载,使其处于对应的等效内力状态; 选取40组典型速度脉冲型近断层地震动记录为输入,开展了不同内力状态下全桥非线性动力时程分析。分析结果表明：若忽略主桥预应力作用,将高估主梁最大弯矩约2.8倍,高估主墩墩顶和墩底最大弯矩分别约3.5、2.0倍,且弯矩方向皆与实际情况相反,故预应力作用对连续刚构桥内力状态的影响不可忽视; 墩梁固结附近主梁等效内力峰值与目标内力峰值的最大误差在5%以内; 近断层地震动作用下,主墩侧移角、曲率延性系数和塑性铰区钢筋最大应变都随混凝土收缩徐变的增加呈逐渐减小的趋势,沿纵桥向则更为明显; 提出的内力等效荷载计算方法可为高烈度区连续刚构桥抗震设计和性能评估提供参考。