浅谈地震作用下基于可靠度的桥台设计

主要是针对在重力式桥梁桥台设计的条件下遭受地震荷载时的可靠性研究。平面破坏面一直与地震主动土压力计算平衡法结合使用,对桥台在地震状态中保持稳定时的地震荷载进行分析,可靠性分析是用来估计在三种失效模式下的失效概率,针对不同的元件和系统的可靠性指标获得对三种失稳模式维持稳定所需的基础的最佳比例。     

考虑损伤时变特性的大跨斜拉桥抗震性能研究

目前,大跨斜拉桥的抗震性能设计尚未考虑桥梁服役期内由于疲劳损伤累积对结构力学性能劣化的影响。文章依据连续介质损伤力学,研究了桥梁的疲劳损伤时变特性,基于动力弹塑性时程分析法获得桥梁在不同服役年限遭遇多遇和罕遇地震时的响应,依据其性能对照标准和地震损伤模型,研究桥梁抗震性能的时变特性,并以润扬长江大桥北汊斜拉桥为研究对象,研究了地震作用下考虑损伤时变特性的桥梁抗震性能的变化规律。结果表明:该桥在服役期内由于损伤累积导致了材料力学性能的劣化,结构的抗震性能呈现显著的时变特性。在遭遇多遇地震时,部分构件可能进入塑性,导致结构的地震损伤值可能超出规定限值;在遭遇罕遇地震时,结构的地震损伤不断增大,有发生倒塌的可能。结构在设计时均满足抗震设防目标,但随着性能的逐渐劣化,在一些工况下结构地震损伤值超过了抗震设防目标的损伤指标限值,这对结构的安全服役构成了潜在的威胁,因此对于服役期长且重要的大跨桥梁有必要进行考虑损伤时变特性的桥梁抗震分析,研究成果对类似桥梁的抗震设防具有重要参考意义。     

地震作用下高速列车-线路-桥梁系统动力响应

为分析地震对高速列车通过桥梁时行车安全性的影响,基于高速铁路列车-线路-桥梁动力相互作用理论,建立了考虑地震输入的高速列车-线路-桥梁耦合动力学模型.以跨度32 m的简支箱梁桥和双块式无砟轨道为研究对象,对地震作用下高速列车通过桥梁时系统的动力响应进行了数值计算.结果表明:地震对高速列车-线路-桥梁系统动力响应的影响明显,对桥梁横向振动响应的影响大于对竖向振动响应的影响;地震会降低高速列车通过桥梁时的行车安全性和运行平稳性———在水平1.0 m/s2,竖向0.5 m/s2的规格化El Centro地震波作用下,当列车运行速度超过250 km/h时,轮重减载率超过了安全限值;当列车运行速度达300 km/h时,脱轨系数超过了安全限值.因此,评判地震作用下高速列车通过桥梁时的行车安全性,应考虑行车速度的影响.     

超高车辆撞击预应力箱型梁桥上部结构的动态响应

为揭示预应力箱型梁桥遭受超高车辆撞击下的损伤,将此类撞击的数字仿真与试验对比研究了箱型梁桥上部结构动态响应.运用LS-DYNA软件建立了精细化预应力箱型梁桥上部结构的三维分离式模型和车辆与桥梁上部结构的耦合模型,在汽车以80 km/h速度正面撞击桥梁时,研究桥梁、汽车的破坏损伤和桥梁整体位移,分析比较了车速分别为30、50、80 km/h时,桥梁上部结构遭受超高车辆撞击的动态响应.研究结果表明:质量较大的预应力箱型梁桥上部结构遭受超高车辆撞击时,桥梁整体损伤较小,应主要研究其局部破坏;撞击过程中车厢的形变会导致车-桥之间撞击形式由正面撞击向冲切撞击转变;车-桥碰撞力值和桥梁撞击区域位移值均与车速成正相关,当车速为80 km/h时的最大位移值为165 mm.      

动水压力对高桩承台连续刚构桥地震反应的影响

以某高桩承台连续刚构桥为工程背景,采用Morison方程计算不同水深时的动水压力,并利用纤维模型对地震作用进行非线性时程反应分析。结果表明：动水压力会改变桥梁的自振特性,随着水深的增加,桥梁地震反应也越来越大,在进行桥梁设计时应考虑动水压力的影响。     

桥梁抗震设计的研究与新技术的应用

我国是一个地震多发国家,保证桥梁在地震作用下的安全性对人民生命财产安全的保护有重大意义。随着中大跨度桥梁建设的迅猛发展,桥梁设计过程中的抗震分析与计算也成为国内外学术界的研究热点。地震反应分析是结构抗震设计的主要工作内容和依据。结构在地震作用下的响应是一种随机振动,对于进行减隔震设计的桥梁,由于减隔震装置的非线性,在设计地震力作用下,即使主体结构处于弹     

桥梁结构非线性地震响应极值分布的估算方法

为了研究近断层脉冲地震作用下桥梁非线性地震响应极值分布,进行小失效概率下的桥梁动力可靠度精确计算,提出了一种有效的近断层脉冲地震作用下桥梁结构非线性地震响应极值分布分析方法. 首先考虑桥梁结构的非线性和地震动的不确定性,采用拉丁超立方抽样对近断层脉冲地震动随机参数和结构随机参数进行随机抽样,通过模拟的高频地震动均方值和与精确值的相对误差确定出所需要的样本数量;其次以合成的近断层脉冲地震动作为地震激励,通过时程分析对结构非线性动力方程进行求解,从而得到结构非线性地震响应极值样本,再采用改进的分数阶矩最大熵原理获得结构非线性地震响应的极值分布;最后通过非线性单自由度系统和三层非线性剪切框架验证了该方法的有效性. 研究结果表明:该方法不仅能够有效的模拟近断层脉冲地震作用时,桥梁结构与地震动双重不确定性影响下的动力响应极值分布,更能在兼顾效率和计算精度时,精确估计桥梁结构非线性地震响应极值的尾部分布,能够为桥梁结构非线性动力可靠度评估提供一种有效的途径.      

曲线预应力连续宽体箱梁桥整体顶升改造前后地震反应对比分析*

由于曲线梁桥地震反应的复杂性和特殊性导致其在地震中易损坏,顶升改造后地震反应的改变直接影响桥梁的使用安全及寿命。以厦门市仙岳路桥梁顶升改造工程为背景,运用桥梁结构分析程序 Midas,根据曲线梁桥的特点建立空间有限元模型,采用动态时程分析法对桥梁顶升改造前后进行地震反应分析,并研究了曲线梁桥桥墩墩高变化时的水平和竖向最不利地震反应。分析结果表明,曲线宽体连续梁桥支座中心连线方向和平面内与之垂直的方向为最不利的水平地震输入方向,而且改造后墩高的变化会引起桥梁尤其是桥墩处内力的明显变化,分析结果为同类桥梁结构的抗震设计提供理论依据。     

地震作用下列车-桥梁空间耦合系统动力响应分析

为了探究地震对高速列车和桥梁的影响,建立车辆-桥梁空间耦合系统模型。将规格化的地震波作为激励,同时考虑轨道随机不平顺的影响。采用新型显式积分法求解系统方程。分析不同烈度地震作用下车桥耦合系统的动力响应。数值结果表明,地震烈度在桥梁的抗震设防烈度范围内时,桥梁的振动加速度和挠度响应均符合规范的限值要求。车辆运行平稳性的Sperling指标相对加速度指标较为宽松,当地震烈度为7度及以上时,车辆已不能平稳地运行于桥梁之上。在相对较弱的地震作用下,轨道随机不平顺对桥梁的垂向加速度响应影响明显,不应忽略。     

不规则桥梁地震动输入主方向的研究

讨论了不规则桥梁地震反应分析中地震输入主方向的问题,根据本文讨论的方法,对于不规则桥梁,只需沿结构水平面内任意两个不重合的方向输入地震反应谱,通过两次反应谱分析,便能得到地震沿最不利方向作用时桥梁结构中任意一点或任意一下堆面上的最大反应。     

基于地震要素的能量传导对桥梁的作用分析

分析了地震波在地下岩层中的传播路径、传递过程中能量的耗散以及在不同介质间传递时能量的损失,讨论了基于地震强度、震源深度、震中距等地震要素的能量对桥梁的作用,得出了反应能量与地震惯性力的关系式;分析了不同地震要素对能量的影响和变化趋势,提供了地震能量通过介质载体传导对桥梁的地震作用的分析途径。     

高桥抗震性能分析与研究

在强地震作用下高桥墩桥梁的反应与低桥墩桥梁相比具有明显的非线性行为。对高墩桥梁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,以及高桥墩在地震作用下非线性行为的作用原理,为高墩桥梁的地震反应分析提供可以借鉴的方法。     

倾斜岩面场地的桥梁地震分析

对某一大跨度桥梁桥址处地质、地形等局部场地进行模拟及地震反应分析,得出桥梁各个支撑处的地震动参数,再对桥梁进行多点激励地震反应分析,并将结果与一致地震动作用下的桥梁地震响应对比分析。考虑局部场地效应的多点激励作用与一致激励作用下得出的桥梁地震响应有较大差异,并对倾斜岩面场地处的桥梁抗震设计提出一些建议。     

行波效应对长跨连续刚构桥地震响应的影响

为了研究行波效应对于桥梁地震响应的影响,以一座实际工程高桩大跨度连续刚构桥(70+7×105+70)m为例,通过Midas/civil软件建立有限元模型,运用相对运动法对其进行地震动时程分析。考虑了2种地震波和3种视波速的不同组合,对比分析了行波效应对桥梁地震响应的弯矩和剪力。计算分析表明,对于不同的地震波输入,其对弯矩和剪力的影响有较大的差别。行波效应对于桥梁不同位置地震响应内力值影响的程度和变化趋势不同,但总体是随着视波速的增大,行波效应对内力的影响程度减小,墩底弯矩在视波速为500 m/s时减小-17.11%;800 m/s时减小-11.22%;1 000 m/s时减小-8.83%。且这种变化的规律在桥梁顺桥向空间上有一定的规律性。     

基于失效概率法的桥梁地震风险评估

为了研究地震破坏下高速铁路连续梁桥发生破坏的可能性,根据地震风险性（risk）为地震危险性（hazard）与易损性（fragility）乘积的定义,基于失效概率法,对高速铁路连续梁桥地震风险评估方法进行了分析.通过条带法建立桥梁地震需求模型,基于可靠度函数获得桥梁地震易损性曲线,拟合得到桥梁易损性概率密度函数;根据桥址处地震危险性资料,推导桥址处地震加速度概率密度函数;通过地震加速度概率密度函数与桥梁结构易损性概率密度函数的数值积分,实现桥梁地震风险概率评估.以一座（32+48+32）m高速铁路连续梁桥为例系统演绎了失效概率法桥梁风险评估的实现过程.研究结果表明:当地震危险性资料缺乏或不足时可以通过地震烈度分布函数及其与地震峰值加速度之间的换算关系,推导和完善地震危险性分析资料;对于高速铁路（32+48+32）m连续梁桥100年设计期间内发生轻微损伤的概率为5.16%,发生中等损伤的概率为4.46%,桥梁受到轻微损伤和中等损伤风险概率接近,几乎不可能发生严重损伤和完全破坏.      

基于IDA法的多跨连续刚构桥易损性分析

为分析西南地区某高墩多跨连续刚构桥的地震易损性,采用Midas Civil软件建立有限元模型,使用IDA法,以位移延性比作为地震损伤指标,对桥梁的5个双肢薄壁墩进行易损性分析,并用一阶界限法对全桥进行易损性分析。研究结果表明：该桥受横向地震作用比顺桥向地震作用时的损伤概率更高;多跨连续刚构桥的桥墩对称布置,高度相同时,易损性相近;对称布置的墩越高,受到顺桥向地震作用时的损伤概率越低,而受到横桥向地震作用的损伤区别不明显,该研究可为地震时桥梁损伤状态评估提供借鉴。     

浅析桥梁墩柱抗震设计

根据《城市桥梁抗震设计规范》CJJ 166-2011以及《公路桥梁抗震设计细则》JTG/T B02-01-2008,桥梁抗震耗能体系总体上分为两种类型。类型一实质上是延性抗震设计即地震作用时,利用桥墩墩柱发生塑性变形耗能;类型二实际上是减隔震设计,地震作用下利用隔震设施耗散地震能量。通过分析不同高厚比的桥墩在地震作用下的响应,确定合理经济的抗震耗能体系。     

地震作用下中小跨径桥梁的车桥振动响应分析

为研究移动荷载对梁式桥地震响应的影响,在研习大量文献的基础上,以某高速公路上一座四跨预应力混凝土连续箱梁桥为例,建立了合适的桥梁和汽车分析模型,详细分析了车辆荷载大小、车辆速度、车辆数量等因素对地震荷载作用下桥梁动力响应的影响。研究结果表明:车辆荷载、汽车数量和汽车速度对桥梁地震响应均有不同程度的影响,桥梁振动响应随着车辆荷载和汽车数量的增加呈现出先增加后减小的变化趋势;桥梁振动响应随着速度的增加不断减小。     

大跨度刚构桥的地震反应分析

建立并推导了长大跨度桥梁考虑多点激励和行波效应的分析模型及方程。研制了桥梁非线性地震反应分析程序ＳＥＩＳＡＰ，利用该程序对跨度为２００ｍ的刚构桥进行了地震反应分析。行波波速，多点激励和不同地震运输人对不同桥梁的影响程度是不同的。地震波的相位差和地基土层性质对桥梁的地震反应有重要影响。     

无粘结预应力桥墩桥梁结构耐震时程分析

为了研究耐震时程法对于预应力钢管混凝土自复位桥墩桥梁地震响应捕捉的可行性, 进行了在配有无粘结预应力桥墩桥梁的地震适用性分析。 通过与增量动力分析 (IDA) 结果对比的方法, 验证了耐震时程法预测自复位桥梁地震响应的可行性; 在可行性验证基础上, 进一步采用耐震时程法分析了桥墩中引入无粘结预应力对自复位桥梁体系地震响应的影响。 研究结果表明： 耐震时程法可用于进行预应力自复位桥墩桥梁结构抗震性能评估, 能较好地预测出自复位桥梁结构的预应力大小和残余位移等地震响应。