圆柱式节段空心墩抗震加固方式研究

运用美国太平洋地震工程研究中心开发的OpenSees软件,采用纤维梁柱单元建立圆柱式节段桥墩模型,进行拟静力加载过程分析,研究预应力筋布置形式和使用耗能钢筋及钢套管加固对桥墩抗震性能的影响.结果表明:预应力钢束均匀布置在四周比布置在中心具有更好的抗震性能,在墩底增设钢套管时,对节段桥墩抗震性能的提高帮助不大;钢套管厚度的变化对桥墩拟静力性能影响不大;在墩底设置耗能钢筋能改善桥墩的抗震性能,耗能钢筋长度以穿过塑性铰区为宜;随着耗能钢筋配筋率的增加,空心节段桥墩强度退化加快,延性能力减弱;对耗能钢筋配筋率较高而耗能能力不好的节段桥墩,可通过降低耗能钢筋屈服强度有效延缓其强度退化,提高延性能力.     

西曲阜大桥预制与现浇墩柱抗震性能对比试验研究

依托威海西曲阜大桥的预制拼装桥墩设计,开展比例1∶3. 5的预制拼装与现浇墩柱抗震性能对比试验,预制拼装墩柱采用灌浆套筒连接。试验表明:预制拼装墩的滞回曲线呈现一定的捏缩现象,现浇桥墩的滞回曲线相对较为饱满;两种桥墩试件的水平抗力和延性系数基本相同,可以满足设计要求;预制墩对应的等效屈服位移和极限位移较大;预制墩柱在同一位移幅加载下的单圈耗能比现浇墩柱小,但总耗能比现浇墩柱大;预制墩柱的损伤、残余位移等自恢复指标均优于现浇墩柱。采用灌浆套筒连接的预制拼装桥墩的抗震性能与现浇桥墩相当,自恢复性能较好,是一种可靠的桥墩构造形式。     

虎门二桥引桥总体设计

结合虎门二桥项目的具体建设条件,针对本项目引桥桥梁长、软基深厚、桥墩高、墩高变化范围较大等特点,根据墩高选择跨径,按照项目工况选择节段拼装法作为施工方案。节段预制采用短线法,拼装选用悬臂和逐跨拼装两种方式。项目设计对施工方案深入细致的优化比选为项目的安全、快速、高质量施工创造了条件。     

实体有限元模拟预制节段桥墩循环荷载分析

采用实体有限单元法模拟无粘结预应力、普通箍筋约束预制拼装桥墩在循环荷载下的力学反应,得到其荷栽位移滞回曲线。为了提高预制拼装桥墩的滞回性能,改进模型,使用贯穿节段接触面的普通纵向钢筋作为能量耗散装置增强耗能能力。改进后的模型残余变形小,滞回性能高。     

车辆撞击下UHPC连接预制拼装桥墩动力响应及耐撞性能优化

以UHPC连接预制拼装高架桥墩为研究对象,基于LS DYNA软件对车辆撞击桥墩进行非线性有限元分析.通过UHPC试块轴压试验与落锤试验得到CSCM本构模型;并分析了不同撞击速度下预制拼装桥墩与整体现浇桥墩撞击力、变形发展规律及内力响应的异同;最后通过改变接缝钢筋直径,接缝处摩擦系数及下接缝处UHPC高度等关键参数进一步对预制拼装桥墩耐撞性能进行优化.结果 表明:撞击后预制拼装桥墩的振动周期明显比整体现浇桥墩要短;拼装柱裂缝发展由墩底杯口上端向撞击背面延伸,整体柱则是从墩底延伸;两个桥墩的墩底易出现剪切破坏,被撞击处易发生弯曲破坏,其中拼装柱墩顶可能还会发生弯曲破坏,整浇柱墩顶易出现剪切破坏,拼装柱和整体柱抗撞性能差异不大;此外提高UHPC高度,相较于接缝钢筋直径和接缝处摩擦系数,对拼装柱耐撞性能提升最为明显,桥墩损伤破坏和动力响应也明显下降,可有效提升该桥墩的耐撞性能.     

预制节段拼装桥墩受力性能分析与模拟

预制节段桥墩通过预应力筋施加的后张预应力获得自复位能力,通过耗能钢筋增加桥墩的耗能能力,在水平荷载作用下,桥墩各节段在接缝处会张开、闭合,具有摇摆及自复位结构的特点。根据现有的研究结果,结构的摇摆在其工作过程中可以有效降低地震作用,进而减小设计时结构的延性需求。在地震作用下,可以减小破坏,节约造价。本文参考国内外相关规范和已有研究成果,划分了预制节段桥墩的性能状态,提出了预制节段桥墩截面设计方法。为了具体说明设计步骤,对算例桥墩进行了设计。最后,利用有限元分析软件ADINA建立了实体模型,进行验证。研究表明:该设计方法简明合理,验证结果与预期相近,可以为以后此类桥墩的设计提供参考。     

大跨度变截面节段预制拼装桥梁设计与施工关键技术

以在建的富春江大桥 85+2×151+85m 悬臂拼装连续钢构箱梁工程实例为背景, 介绍了大跨度变截面节段预制拼装桥梁构造设计要求、 设计计算方法及预制拼装施工关键技术, 并提出了我国节段预制拼装技术发展过程中需要注意的若干问题。     

不同截面形式的低配筋桥墩的抗震性能分析

针对矩形截面、圆形截面和圆端形截面三种不同截面形式的铁路桥墩,采用ANSYS软件对其建立了滞回分析模型,并对这三种截面桥墩的抗震性能进行了研究,分析了不同截面形式下桥墩的位移延性系数、刚度退化和耗能能力.结果表明:三种截面形式的桥墩,圆端形截面桥墩的位移延性系数和极限位移最大,表现出较好的延性性能;桥墩最终破坏时,圆端形截面桥墩的刚度退化速率最慢,累积耗能最大.在轴压比、剪跨比、配筋率和配箍率均相同情况下,圆端形截面桥墩有较好的延性性能、刚度退化速率最慢、累积耗能最多,建议在地震区采用圆端形截面桥墩.     

采用不同模拟方法的预制拼装桥墩拟静力加载模拟对比

预制拼装桥墩因其施工速度快、环境影响小、施工成本低等诸多优势,成为桥梁下部结构的应用趋势。为探究预制拼装桥墩不同数值模拟方法的优劣,选取文献中试验桥墩试件作为建模对象,采用现阶段三种预制拼装桥墩最常用的数值模拟方法(纤维模型法、实体模型法、集中塑性铰模型法),建立三种预制拼装桥墩有限元分析模型,进行拟静力加载模拟。采用滞回性能、骨架曲线、累积耗能、刚度退化作为指标对三种分析模型的模拟效果做出评价。结果表明:三种分析模型均能够被用于模拟预制拼装桥墩的滞回性能、极限承载力和刚度;在模拟预制拼装桥墩非线性能力上实体模型模拟效果最好,其次是纤维模型和塑性铰模型。实体模型在模拟预制拼装桥墩损伤方面具有更好的效果,纤维模型对桥墩损伤后刚度退化的模拟敏感程度偏低。     

桥墩长细比对地震反应谱响应的影响分析

采用ANSYS有限元分析程序,对某连续刚构桥进行了不同桥墩长细比情况下地震反应谱响应分析。由于改变长细比的方法不同,模型分为2组,第1组中改变桥墩沿纵桥向长度,第2组中改变桥墩高度,地震反应谱采用《公路桥梁抗震设计细则》（JTG／TB02—01—2008）中规定的设计加速度反应谱。研究结果表明：桥墩的长细比对连续刚构桥梁地震反应影响显著;随桥墩长细比增大,地震作用时,墩顶和墩底的受力将减小,但当桥墩长细比达到某一数值时,再增大长细比,桥墩受力变化将不再显著。     

带钢管剪力键的装配式混凝土桥墩抗震性能

为研究不同连接方式装配式混凝土桥墩的抗震性能,进行了2根装配式混凝土桥墩（连接构造分别为钢管剪力键和灌浆套筒）和1根现浇整体式混凝土桥墩的拟静力试验,分析对比试件的滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度退化和耗能能力,采用ABAQUS通用程序建立有限元模型,并开展了有限元参数分析. 研究结果表明:3类桥墩试件水平荷载-位移滞回曲线较饱满,具有良好的抗震性能,均为整体压弯破坏,无明显的强度退化,累积耗能能力相近;在不同轴压比、长细比、混凝土强度和钢筋强度条件下,带钢管剪力键的装配式混凝土桥墩的水平峰值荷载和位移延性系数均优于传统灌浆套筒连接的装配式桥墩,提高幅值分别为4%～32%和8%～36%;轴压比、长细比、钢管剪力键嵌入深度和钢管直径是影响钢管剪力键连接的装配式混凝土桥墩抗震性能的重要参数.      

自复位桥梁墩柱节点分析

自复位桥梁墩柱节点由耗能组件和弹性自复位组件两大部分构成。耗能组件如耗能钢筋、阻尼器等提供足够的耗能能力;弹性自复位组件如无粘结预应力钢筋等可以有效减小震后残余变形。结合自复位桥研究的有关文献,综合分析自复位桥梁墩柱节点试验研究、数值模拟和工程应用方面的现状,提出今后研究发展方向。     

MDOF桥墩结构基于能量的抗震性能分析方法

针对脉冲型近场地震动的高能量输入,有必要发展以能量为指标的结构抗震性能分析方法．基于能量平衡原理,在给出多自由度体系的地震输入总能量和滞回耗能需求、结构耗能能力以及总能量沿各节点分布等计算方法的基础上,建立了一种基于能量概念的桥梁结构抗震性能评估方法．以3座加拿大的实际桥墩为算例,以近震记录和模拟脉冲为输入,验证了所建议方法的有效性和必要性．最后,以MDOF实体桥墩的时程分析结果为基础,对采用Akbas模型近似确定能量在以弯剪变形为主的中、低高度RC桥墩各截面分布的适用性进行了检验．     

碰撞对山区高墩桥弹塑性动力响应的影响

为了研究碰撞对山区高墩桥动力响应的影响,以某一大跨度高墩桥体系为原型,充分考虑了碰撞过程中的刚度变化、能量耗散以及桥墩的非线性行为,基于OpenSess平台建立了两种典型桥跨结构的弹塑性动力分析模型.在此基础上,利用所选的天然地震波和人工地震波对比分析了碰撞效应对山区高墩桥弹塑性动力响应的影响.研究结果表明:碰撞会对高墩桥结构的动力响应产生较为明显的影响,特别是场地条件较差时,其最大改变率为15.86%,桥墩与主梁的连接方式会进一步改变碰撞对桥墩变形的影响程度;相邻结构动力特性差异越大,高墩桥体系发生碰撞的概率就越大,但碰撞次数的增加可能会对桥墩变形起到限制作用,降低桥墩的响应,在确定山区高墩桥体系相邻结构周期比时,既要考虑相邻结构动力特性差异对碰撞概率的影响,还应考虑其对碰撞效应的影响;高墩桥的梁-桥台碰撞主要受地震动作用大小的影响,地震动的强度和相邻结构动力特性的差异均会对梁-梁碰撞产生影响,在对高墩桥进行减撞防撞设计时,应针对不同的碰撞位置采取不同的措施.      

高墩大跨连续刚构桥梁的地震经济风险分析

在基于性能的地震工程风险评估框架基础上,针对某高墩大跨连续刚构桥,选用一组地震记录,利用增量动力分析（IDA）方法,借助桥墩损伤状态研究成果,建立解析损伤脆弱性函数,通过假定损失比,将桥梁结构的地震经济风险表达为年预期损失（EAL）形式．实例分析结果表明：在设定地震下,由于中小级别地震所造成的年预期损失约占总损失的72％．对于地震多发地区,高墩大跨连续刚构桥的地震经济风险主要来自于中小地震的危险性,决策者应采取适当措施减小地震经济风险．     

灌浆套筒和预应力筋连接的预制拼装桥墩的抗震性能

针对轨道交通预制拼装桥墩的受力特点, 提出了采用灌浆套筒和预应力筋连接的拼装方案; 设计了3种不同类型桥墩, 包括整体现浇试件(RC)、预应力钢绞线和灌浆套筒连接的预制拼装试件(PCSS) 与精轧螺纹钢筋和灌浆套筒连接的预制拼装试件(PCTS), 采用拟静力试验方法分析了各种桥墩的各种拟静力指标, 比较了桥墩的抗震性能。试验结果表明: PCSS和PCTS试件的各指标非常接近, 最大误差为2.2%;灌浆套筒会使传统塑性铰区上移至套筒顶部, 说明灌浆套筒对传统塑性铰区域具有局部增强作用, 建议对塑性铰的箍筋加密区高度应额外增加1个套筒高度; 采用预应力筋使试件的混凝土轴压力增大了1倍, 相应的开裂荷载也增大了约1倍; PCSS试件的屈服荷载和极限荷载正负向均值比RC试件分别提高了31%和34%, 等效屈服位移、极限位移和偏移率均值分别比RC试件提高了17%、13%、13%, 但是PCSS试件的延性系数平均降低了10%;在偏移率为6%时, PCSS试件的残余位移均值是RC试件的61%, 显示了较好的自复位能力; 与RC试件相比, PCSS试件的刚度提高了13%。相比于精轧螺纹钢筋, 钢绞线可以适当弯曲与成束, 面积调整灵活, 因此, 采用无黏结预应力筋和灌浆套筒连接的桥墩试件具有良好的使用性能和抗震性能, 可作为预制拼装轨道桥墩的推荐方案。     

地震作用下先简支后桥面连续梁桥支座损伤分析

先简支后桥面连续梁桥是我国当前大量应用的一种桥梁结构形式。现采用Sap2000有限元软件建立了梁桥的非线性动力模型;根据支座损伤指标,采用IDA方法进行梁桥支座的损伤分析。计算结果表明,连接墩支座损伤比中间墩支座损伤要大,且场地越软弱越容易发生支座破坏,建议对于三四类场地加大支承长度。     

深水桥墩地震响应研究现状与展望

分析了地震激励下水-深水桥墩动力相互作用, 总结了动水压力作用机理、地震动水压力的计算方法和水-结构动力相互作用分析方法, 研究了深水桥墩地震响应特征和影响因素以及水下振动台试验进展, 并对比了各国规范中动水压力计算方法。研究结果表明: 动水压力降低桥墩自振频率, 增大桥墩地震响应, 其影响在桥梁的抗震设计中不可忽略; 现有研究采用的桥墩形式较为简化和单一, 建议开展更多以桥墩体系、桥梁体系为对象的深水桥梁地震响应研究; 对于地震作用下动水压力计算, 目前各国规范多基于Morison方程, 但对其适用范围尚不明确, 应深入研究Morison方程的适用范围、修正方法与准确便捷的地震动水压力计算方法; 目前水下振动台试验大多集中在动水压力对桥梁下部墩桩地震响应的影响上, 响应大多在弹性范围内, 应进一步研究在大震作用下深水桥墩的非线性响应与破坏模式; 目前针对深水桥墩在地震和波浪联合作用下的动力响应研究较少, 应深入研究在地震、波浪、海流联合作用下深水桥墩与水的相互作用机理; 目前缺乏对全桥结构的地震响应研究, 应开展深水桥梁全桥分析与多子台水下振动台试验。     

地震响应下矮墩大跨连续刚构桥下部结构受力分析

矮墩大跨连续刚构桥的墩身刚度大,其地震响应下的下部结构受力比高墩大跨连续刚构更加不利。针对这一状况,利用MIDAS/Civil软件对淮河特大桥下部结构进行分析,对比了高矮墩下部结构的地震响应受力行为,强调矮墩下部结构与高墩相比需增大配筋率,并提出了有利于下部结构受力的改善措施。