桥墩直径及高度对桥梁地震响应影响分析

以连续梁桥为背景,采用MIDAS Civil有限元软件对不同墩高及直径分别建立有限元计算模型,对其自振特性及延性影响进行分析,着重分析不同直径及墩高桥墩内力及变形等地震反应变化规律,并对E2地震下变形能力进行验算。     

桥墩截面形式对弯连续刚构桥地震响应的影响

为了研究桥墩截面形式对弯连续刚构桥动力及地震响应的影响,以某工程实例为背景,建立了空间有限元分析模型,研究了桥墩外形尺寸、截面面积、截面纵向刚度等参数对结构自振特性的影响,在此基础上,利用线弹性时程法,对比分析了这些参数变化对空心墩与实心墩结构地震响应的影响。研究结果表明,桥墩截面形式的不同使得结构的振型系列发生了改变,具有空心墩的连续刚构桥与具有实心墩的连续刚构桥相比,当两者的外形尺寸相同时,前者的频率较低,当两者桥墩面积相同时,前者频率较高,在纵向刚度相同的情况下,前者频率稍低;采用空心墩时,墩底应力及主梁位移比相应实心墩的小,当桥墩纵向刚度相同时,空心墩和实心墩的地震响应基本相同。     

不同桥墩形式对连续刚构桥抗震性能影响

采用大型通用有限元程序ANSYS对大跨度连续刚构桥进行三维地震动态时程分析,分析比较不同桥墩结构形式对连续刚构桥抗震性能的影响。分析结果表明:与采用双肢薄壁实心墩的刚构桥相比,采用双肢薄壁空心墩的刚构桥其位移反应更大,各构件轴力以及面内弯矩减小,而各构件的面外弯矩均增大。     

地震高烈度区中小跨径连续梁桥支座与桥墩组合选型研究

为了给地震高烈度区中小跨径连续梁桥的抗震设计提供设计参考,研究了桥墩与支座的不同组合形式对结构响应的影响。以某工程实例为背景,建立空间有限元分析模型,研究了桥墩与支座不同组合形式对结构自振特性的影响,在此基础上,利用弹性反应谱法、非线性时程法,对比分析了不同组合形式对结构地震响应的影响。研究结果表明,抗震设计时应控制桥墩设计刚度,矩形空心墩刚度较大,增大了支座和下部基础受力;综合考虑支座变形及抗滑性,高烈度区桥梁设计时不宜采用板式橡胶支座;采用盆式支座时,需考虑梁体与桥台的碰撞、落梁、高墩失稳等问题;采用墩顶固结时,主梁设计弯矩由地震作用下弯矩控制,增加了上部设计的复杂性;高烈度区中小跨径梁桥设计时,推荐采用圆柱墩配高阻尼橡胶支座的组合形式,该组合形式下结构抗震性能最佳。     

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.     

新型铁路桥墩的抗震性能研究

针对铁路桥梁摇摆隔震桥墩整体侧向刚度较低的问题,提出在桥墩与承台分离处设置无粘结预应力筋,形成新型桥墩。以某单线铁路桥为例,针对其18号墩提出新型桥墩设计方案,考虑预应力钢筋及其初始预加力损失,基于OpenSees平台建立有限元模型进行地震反应分析,研究其抗震性能。结果表明:罕遇地震作用下,墩顶水平位移、竖向提离位移、墩底弯矩、摇摆反应及预加力损失明显大于设计地震作用下的相应值,但墩底弯矩的增幅小于墩顶水平位移的增幅;输入地震动强度及频谱特性对墩顶位移与墩底提离位移的影响较大,对墩底弯矩的影响相对较小;新型桥墩容易实现罕遇地震作用下不坏的抗震设防要求,具有较好的抗震性能。     

基于IDA的部分斜拉桥不同设计参数下抗震性能分析

结合某部分斜拉桥,针对不同设计参数(单、双肢墩,墩梁连接形式)建立有限元数值模型,采用增量动力分析法(IDA)对该桥梁结构进行抗震性能分析。结果显示,参数的不同对桥墩部位的地震响应有较大影响,双肢墩的延性水平在纵桥向高于单肢墩,但其延性优势在横桥向未能延续;墩梁连接形式改变后桥墩的强屈比一致减小,其强度储备呈整体下降趋势。     

预应力节段拼装式铁路桥墩抗震性能研究

为了解高地震烈度区预应力节段拼装式铁路桥墩的抗震性能,依托和若铁路桥梁工程,采用Abaqus软件建立3个不同墩高(8,12,15 m)典型节段拼装式桥墩的数值模型,分析在静力推覆荷载和循环往复荷载下的力学性能,提出在不同地震作用下界面性能的设防目标,采用动力时程分析验证在地震作用下的安全性和可恢复性,建立桥墩的简化计算模型对界面开裂临界状态的计算公式进行了推导。结果表明:桥墩-承台界面为整个结构的最薄弱界面,界面分离荷载远高于正常使用荷载,在正常使用状态下界面不会出现开裂;双柱墩具有框架效应,桥墩的横桥向抗力远高于顺桥向抗力,顺桥向性能是该桥墩抗震设计的控制因素;在E1地震作用下,桥墩-承台界面不会分离,在E2地震作用下,桥墩-承台界面会轻微分离,但钢绞线仍然保持弹性,震后桥墩-承台界面可以闭合,桥墩可恢复正常使用功能;推导公式计算的桥墩界面开裂荷载与有限元模型值吻合良好,可推广至其它结构形式的预制装配式桥墩。     

自锚式悬索桥地震反应有限元分析

以某独塔自锚式悬索桥为工程背景,采用空间有限元程序ANSYS,对其进行了地震反应仿真计算。针对桥塔和桥墩为异形结构（贝壳状弧形壳体）,采用8节点实体单元模拟主塔和桥墩。通过迭代计算确定结构初始平衡状态并计入初应力对结构刚度的影响,建立了全桥精细有限元模型。分别对嵌固模型、考虑桩-土相互作用和考虑承台土压力这3种模型进行了不同地震波组合下的动力时程反应分析。计算结果表明：塔根截面的应力水平最高,是结构抗震的关键部位;墩和塔出现了局部应力集中的现象,应力集中的区域在截面突变处和截面的角点处;考虑承台土压力的影响,可以有效减小桩基础的应力;精细有限元模型可以较好地反映结构在地震作用下的易损部位。     

填充混凝土对顶推施工中的方形钢桥墩垂直度影响分析

结合重庆市合川某工程项目,利用Abaqus有限元,对方形钢桥墩内填充混凝土和不填充混凝土两种桥墩在顶推工况下进行结构分析,并采用全站仪对方形钢桥墩在顶推过程中的水平位移进行监测,理论计算和监测数据表明:桥墩的水平变形满足规范要求。同时有限元分析表明:钢墩内部填充混凝土可以有效降低墩顶位移。通过对4种不同墩高的桥墩建模分析可知,桥墩越高,墩顶位移越大,且变化率逐渐增大,而内部填充混凝土对降低墩顶位移的效果越明显。另外采用Matlab曲线拟合可以预测不同墩高的墩顶位移,避免多次建模。     

土-承台动力相互作用对砂土场地桩基桥梁地震反应的影响

在桩基桥梁的地震反应分析中,桩-土动力相互作用是个重要的问题,而对于采用低桩承台基础的桥梁,承台埋在土面以下,还存在土与承台之间的动力相互作用。目前,地震反应分析中一般不考虑土-承台动力相互作用的影响,相关研究也很少。为此,利用OpenSees有限元分析程序,基于p-y曲线建立了土-结构一体化桩基单墩模型,选择40条实际岩石场地地震记录作为输入,开展了考虑土-承台动力相互作用的桩基桥梁地震反应分析。结果表明,考虑土-承台动力相互作用后,结构的基本周期会减小,墩底曲率会明显增大,桩顶曲率会大幅减小,但墩顶位移的减小可以忽略。     

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。     

高墩桥梁地震响应分析

近年来,高墩桥梁越来越多地在西部强震地区被采用,并且多采用简支梁桥、连续梁桥和刚构桥。对具有高墩的某桥梁工程进行高墩桥梁抗震性能分析,研究高墩动力特性和地震响应特点。并通过适当的改变结构形式降低桥墩的地震响应,达到较好的减震效果,可为高墩桥梁的建设和抗震设计提供参考。     

双柱式高墩桥梁地震响应结构参数影响分析

以西南山区高速公路常用的双柱式高墩桥梁为研究对象,建立了考虑支座与上下部结构耦联的空间动力分析模型,通过大量分析计算,分则详细讨论了墩高变化、桩土作用、单联与多联模型、单联不同跨数、单联与单墩模型以及地形条件等参数对地震响应结果的影响程度与规律.结果表明:桩底简化固结模型可以适用于常规设计;单联模型可用于纵向地震反应分...     

震后可恢复功能桥梁结构之摇摆桥梁研究综述

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震后可恢复功能桥梁结构是桥梁地震工程研究的热点之一。同时具有控制损伤和自复位能力的摇摆结构，是实现结构可恢复功能的一种有效途径。对摇摆桥梁结构的研究历程与进展进行了较为系统的梳理和总结。首先介绍了摇摆结构的起源及其在桥梁工程的应用，然后针对摇摆桥梁结构的研发和试验研究、拟静力行为分析方法、动力行为分析模型、抗震设计方法等方面分别进行了探讨。现有研究表明：摇摆桥梁的合理构造和抗震性能得到了各国学者的试验验证，分析理论和设计方法得到不断的发展，但仍然存在一些需要解决的问题。摇摆构造需面向工程需求，研发构造简单、传力机制可靠、耐久性好的摇摆桥梁结构；动力分析理论上，现有模型没有考虑受压区高度影响，需要发展三维动力分析模型和动能折减系数确定方法，使地震作用下摇摆桥梁地震响应和真实情况相一致；缺乏考虑边界条件约束的摇摆桥梁全桥体系动力响应分析；抗震设计上，主要存在性能指标确定等问题，即在明确摇摆结构性能特征基础上，如何平衡抗震性能与经济性能。     

被动分肢墩的抗震设计原理和试验研究

提出了一种新型抗震墩柱———被动分肢墩的抗震设计思想,通过对墩柱截面功能的合理设计,利用地震荷载对其中“牺牲”部件的破坏,调整墩柱结构的抗推刚度和动力特性,提高墩柱的抗震性能。拟静力试验表明:与普通延性墩柱相比,被动分肢墩具有更好的延性和耗能能力。     

单轴对称截面桥墩弹塑性地震响应研究

基于OpenSees软件，采用弹塑性纤维梁柱单元建立墩柱模型，考虑上部梁体重量、隔震支座及材料非线性的影响，采用IDA增量动力分析法对某单轴对称截面桥墩进行了结构弹塑性地震响应分析。计算结果表明，单轴对称截面的桥墩在单向地震作用下产生双向弯曲现象，在垂直于对称轴地震激励作用下，桥墩的双弯曲系数随着PGA的增加后降低，当PGA达到某个值之后，双弯曲系数不再有过大的变化，对于指导该类桥梁设计具有一定的参考意义。     

高墩大跨连续刚构桥的动力特性分析

以一座高墩大跨连续刚构桥为研究对象,运用大型通用有限元软件MIDAS建立该桥的空间有限元模型,对其动力特性进行计算分析,获得了该桥的自振频率和振型,为进一步开展结构抗震、抗风和车桥振动研究奠定了一定的基础.     

城市快速路与轨道交通合建高架桥桥墩设计研究

为节省用地和减少工期,某机场快速路工程采用城轨共建的双层高架桥结构型式,下部结构采用Y形桥墩。城市快速路与轨道交通合建高架桥是一种节省空间、提高效率、美化环境的新型桥梁结构,但也面临着复杂的受力和抗震问题。为满足公路规范和铁路规范的要求,对下横梁及桥墩采用容许应力法和极限状态法双重控制设计。在抗震设计中,考虑轨道梁无缝线路长钢轨约束的影响以及加入基础和后继结构的影响,计算结果更准确合理。计算结果表明桥梁的静动力性能均能满足规范要求,为该类桥梁的设计施工提供依据。     

基于Pushover方法的双柱墩高架车站抗震性能分析

以某双柱墩高架车站为研究对象,通过反应谱分析发现结构Y方向的抗倾覆比值系数小于X方向。应用Pushover方法对车站结构Y方向的抗震性能进行分析,结果表明该车站结构满足结构弹塑性的相关要求,结构Y方向超强系数大于2,结构最先在二层柱端产生塑性铰,首层双柱产生塑性铰的时间相对滞后。基于Pushover的分析方法能反映结构弹塑性表现,为设计提供依据。