钢筋混凝土圆形空心高墩地震易损性分析

研究目的:截面形式对桥墩的力学性能有很大影响,中空截面的混凝土铁路桥梁的高墩有明显的优越性,然而目前对圆形中空高墩的抗震性能研究有侍进一步深入。本文以圆形空心高墩控制截面的材料发生损伤时所对应的截面曲率为损伤指标,采用增量动力分析方法,研究了圆形空心高墩的抗震性能。研究结论:分析结果表明:(1)圆形空心高墩在地震作用下,墩底、墩身中部、墩顶都是容易发生损伤的部位,但墩底比墩身中部和墩顶发生损伤的概率更大;(2)圆形空心高墩各个截面发生完全损伤的概率较小,说明圆形空心高墩的抗震性能优异;(3)圆形空心高墩地震易损性分析可为实际工程中高墩铁路桥梁的抗震性能研究提供理论依据。     

近断层脉冲效应对高墩桥梁地震响应的影响

以一典型山区高墩桥梁为原型,利用ANSYS建立数值分析模型,采用能量识别的方法从台湾集集地震中选出脉冲和非脉冲地震记录各10条,对该算例桥梁进行了地震响应分析,对比分析了近断层脉冲效应对高墩桥梁地震响应的影响。研究结果表明:山区高墩桥梁墩高相差较大,主桥和引桥动力特性差异明显,地震作用下二者存在明显的不同步振动;由于近断层脉冲效应的影响,前场方向性效应产生的速度脉冲会对长周期段的反应谱产生明显的放大效应;近断层脉冲地震动将显著增大高墩桥梁的地震响应,相同的峰值加速度下最大改变率可达到21.0%。     

基于IDA的铁路超高墩地震易损性分析

为探究铁路超高墩结构的抗震性能并对其在双向水平地震作用下的易损性进行评估,以西部山区某高速铁路超高墩结构为研究对象,根据结构自身动力特性,以材料应变状态对应的截面曲率作为损伤指标,描述其不同的损伤破坏状态并确定不同损伤状态所对应的指标限值。基于IDA方法,从PEER数据库中选取10组远场地震动作为双向地震动输入样本,以ANSYS为平台建立超高墩有限元模型进行非线性动力时程分析,得到不同强度地震动对应的结构地震响应。结合能力需求比的对数回归分析,建立超高墩各控制截面的概率地震需求模型对其易损性进行评估,并采用一阶界限法计算超高墩整体损伤概率并建立易损性曲线。结果表明：H形双柱式薄壁空心超高墩在强震作用下各部位均会发生一定程度的损伤,其中墩底部位损伤最为严重,在PGA为1.0g时墩底部位轻微损伤、中等损伤和完全损伤的超越概率分别为98.71%、96.92%和36.02%;结构完全损伤概率较小,满足三水准抗震设防要求并具有良好的抗倒塌能力;易损性分析能够准确地反映超高墩的真实抗震性能,为实际工程中既有超高墩的震后损伤加固或新墩设计提供理论依据。     

桥梁构件三维地震易损性分析

为评估近场桥梁结构的抗震性能,提出分析桥梁构件三维地震易损性的方法.以工程结构可靠度理论为基础,根据既有墩柱弯曲和剪切失效曲面的研究成果,采用墩柱的多个单向损伤指标构建其弯曲破坏和剪切破坏的损伤状态方程;基于支座滑移准则,建立包含多个单向损伤指标的支座损伤状态方程.随后根据此损伤状态方程建立墩柱和支座的三维地震损伤状态...     

轻骨料混凝土桥梁地震易损性分析

为提高强震区桥梁的抗震性能,采用轻骨料混凝土替代普通混凝土以降低结构自重、提高墩柱变形能力,从而降低地震响应。以一座强震区典型中小跨径连续梁桥为研究对象,基于OpenSees建立轻骨料混凝土桥梁有限元分析模型,进行非线性时程分析,生成地震易损性曲线来评估桥梁的抗震性能。研究结果表明:与普通混凝土桥梁相比,仅上部结构或下部结构采用轻骨料混凝土对降低桥梁整体的损伤概率并不明显,而全桥均采用轻骨料混凝土的桥梁能够显著降低桥墩、桩基和支座的损伤概率以及桥梁整体的损伤概率。建议在强震区进行桥梁建设时,全桥均采用轻骨料混凝土来替代普通混凝土以提高桥梁抗震性能。     

山区高速铁路高墩大跨桥梁综合比选

山区铁路地形复杂多变,地面高差大,多深沟峡谷,桥梁结构成为首选通过方案。依托于某山区高速铁路项目,选取一处U形、地势起伏较大、墩高30～70 m的典型桥梁工点,分别采用48 m及56 m简支梁桥、(64+64) m T形刚构三种桥式布跨方案,通过上下部结构设计、工程用量、施工方法、经济性能等方面综合比选,最终推荐(64+64) m T形刚构方案。经研究发现,当桥墩墩高大于70 m时,大跨桥梁结构相较于简支梁桥更具竞争力。     

梁端碰撞效应对大跨高墩连续刚构桥易损性影响

西部山区连续刚构桥的主桥常常是高墩大跨,主桥与桥台或引桥的纵向刚度差异较大,导致在地震作用下,主桥与其两端的引桥(台)的动力响应不同步,从而发生梁端碰撞。以某大跨高墩连续刚构桥梁为背景,基于OpenSees平台建立其非线性有限元模型,选取100条实测随机地震动,引入拉丁超立方抽样、云图法以及概率地震需求模型基本理论,考虑梁端可能的碰撞作用,计算桥梁主要构件的地震易损性曲线,选用串联模型进行桥梁系统易损性分析,研究桥梁梁端碰撞效应对桥梁易损性的影响。研究结果表明:梁端碰撞作用对桥梁结构不同构件有不同的影响,考虑碰撞效应可以降低桥梁系统的损伤概率。     

预应力效应对自复位高墩地震反应的影响

为探讨预应力效应对自复位高墩地震反应的影响,本文给出自复位高墩中预应力钢筋的布置,分析预应力钢筋作用机制,建立考虑了钢筋屈服引起的预加力损失的预应力钢筋单元恢复力模型,给出通过初应变模拟预应力钢筋中初始预加力的方法。基于OpenSees(地震工程模拟的开放体系)建立自复位高墩地震反应分析模型,探讨预应力钢筋、初始预加力及预加力损失对桥墩地震反应的影响。结果表明:预应力钢筋及其初始预加力会增大墩底的地震弯矩、控制桥墩的竖向提离,预加力损失可以减小墩底的地震弯矩。     

梁墩间的约束对高墩桥梁动力行为的影响

结合高桥墩铁路桥梁建设的发展,主要研究了高桥墩梁—墩间采用不同类型支座时的梁—墩耦合振动特性。为研究梁墩间约束对梁—墩耦合振动特性的影响,将梁墩间约束简化为刚性连接、固定铰支、滑动铰支3种情况,计算了其自由振动的周期,并进行振动特性分析。     

静风荷载对高墩大跨桥梁位移影响分析

为了研究静风荷载对高墩大跨桥梁纵横向位移的影响,为高墩大跨桥梁上铺设无缝线路、无砟轨道提供理论依据,运用有限元软件ANSYS,建立桥梁—墩台—基础相互作用一体化模型,分析了静风荷载对桥梁纵向位移、横向位移的影响以及不同桥型对静风荷载抵抗能力的影响。结果表明,静风荷载作用下,高墩大跨桥梁会产生较大的纵横向位移;在最大风荷载作用下,横向位移产生的轨向不平顺值未超过高速铁路轨向不平顺管理值,且不会影响无缝线路的稳定性;静风荷载下引起梁体和墩台纵向位移会影响梁轨相互作用;采用刚构桥较连续梁桥有利于控制风荷载对桥梁变形的影响。     

高墩大跨桥梁变形对无砟轨道的影响

本文基于有限元理论,建立高墩大跨连续刚构桥的计算模型,运用ANSYS软件对该连续刚构桥模拟计算,研究高墩大跨连续刚构桥在温度荷载、风荷载等作用下产生的竖向变形、横向变形以及纵向变形对无砟轨道的影响。     

横风对货车通过高墩桥梁行车安全性的影响分析

在对国内外研究成果进行简要介绍和分析的基础上,本文按一系悬挂和变摩擦阻尼建立货车的动力计算模型;轮轨作用力采用Kalker的线性接触理论并按Vermeulen-Jnhnson的非线性理论对其进行修正的方法;作为车桥系统外部激励的抖振力的时域随机风荷载按Shinozuka理论进行模拟。以某高墩连续梁刚构桥为对象,对考虑横风作用时货车的行车安全性进行了对比分析。计算结果表明：在横风作用时,背风侧的脱轨系数和轮轨作用力增加,轮重减载率减小,迎风侧的脱轨系数和轮轨作用力有所减小,轮重减载率增加;与无风时相比,横风的作用将导致车辆的行车安全性较为不利,这一结论与文献[2]的试验结果基本一致。     

行波效应对大跨钢桁拱桥地震易损性的影响

以某主跨长为490m的大跨有推力上承式钢桁拱桥为研究对象,分别采用一致激励与行波激励2种激励模式,基于能力需求比模型与增量动力分析,建立拱上立柱及拱肋弦杆典型构件易损性曲线及概率差值曲线,分析行波效应对该桥地震易损性的影响.结果表明:2种激励模式下,拱顶区域与拱上立柱相交处的上弦杆、拱顶短立柱均为易损构件;与一致激励相...     

山区梁桥高墩的抗震概念设计

对在山区梁桥高墩的抗震概念设计进行研究,介绍高桥墩的类型及其特点,通过工程实例在桥墩的选型,动力分析包括自振特性和地震响应等方面进行分析比较,提出高烈度地震的山区梁桥高墩在选型上应注意的问题。     

材料参数对高速铁路连续梁桥地震易损性分析的影响研究

中等跨径的预应力混凝土连续梁广泛应用于高速铁路,以往震害及实验都表明该类桥型在地震下的破坏集中在桥墩和支座位置。为了研究材料参数对高速铁路连续梁桥地震易损性的影响,采用IDA方法,利用有限元软件Open Sees建立地震易损性分析模型。定义4种破坏极限状态,基于对数正太分布假设绘制各个破坏状态对应的易损性曲线。通过更改材料参数得到新的计算模型,并通过对比易损性计算结果来评价材料参数对桥梁抗震性能的影响。结果表明,高速铁路连续梁桥桥墩配箍率较低,提高桥墩混凝土强度等级对桥梁抗震性能改善较大。     

对于高墩桥梁稳定性的研究

对于大跨连续刚构桥的高墩,其稳定计算十分必要。以某大桥为例,介绍有限元理论在桥梁结构稳定计算中的应用。对不同载荷下高墩稳定性进行分析,得出该种结构稳定性能的特点。     

高墩连续刚构桥地震响应影响因素分析

以某(84+160+84)m连续刚构桥为背景,建立考虑主梁-桥墩-桩基-土层的有限元模型,对桥墩高度、桥墩截面、双肢薄壁墩间距等影响因素分析,同时也对典型截面的内力与位移计算分析。研究结果表明:在桥墩高度为60~100 m范围内,中墩顺桥向剪力基本稳定,不再随桥墩高度的增加而递减。桥墩高度为100 m时梁体中跨跨中截面顺桥向与横桥向位移达到139.1和97.5 mm;从抗震角度分析,圆形截面桥墩对位移影响较大,空心矩形桥墩截面与实心矩形桥墩截面形式对墩顶内力的影响不大,故空心墩较节约材料;对于文中连续刚构桥分析,双肢薄壁墩间距为8 m时,梁体位移与桥墩墩顶内力均达到最小,合理的双肢薄壁墩间距能有效降低墩顶受力与梁体位移,能有效提高地震作用下的安全系数。     

碰撞参数对隔震桥梁地震响应的影响

以四川省汶川县境内的一座隔震桥梁为例,采用ANSYS建立全桥有限元模型,研究地震作用下梁体碰撞参数对隔震桥梁地震响应的影响。选取5条代表性地震波,利用接触单元Combin40模拟梁体间的碰撞。地震动分析方法采用非线性动力时程法,主要碰撞参数包括碰撞刚度、伸缩缝间隙和恢复系数。结果表明:碰撞刚度、伸缩缝间隙和恢复系数均会对隔震桥梁地震响应产生较大影响;碰撞刚度越大,墩顶位移、碰撞力和隔震支座水平剪力越大;随着伸缩缝间隙的增加,墩顶位移和隔震支座水平剪力、碰撞力的变化规律相反,采用合理的伸缩缝间隙有利于减小墩顶位移和隔震支座水平剪力;墩顶位移和隔震支座水平剪力随恢复系数的增大而增大,碰撞力随恢复系数的增大而减小。     

高墩大跨桥梁桥墩升温对桥上无缝线路的影响研究

高墩大跨桥梁桥墩整体在太阳辐射下升温,会使桥墩顶部产生竖向位移。对桥墩升温产生竖向位移对无缝线路的影响这一问题,使用有限元软件建立线-桥-墩一体化模型,分析高墩升温条件下桥上无缝线路的受力及变形。计算结果表明:桥墩的升温对桥墩受力影响较小,桥墩温度变化引起的线路竖向不平顺主要是长波不平顺。建议高墩大跨桥梁不考虑桥墩整体温度变化对线路受力的影响,但要对桥墩变形引起的竖向不平顺进行检算,以满足规范对桥上无缝线路验收的需要。