高烈度区连续梁桥的地震响应特性研究

以一3跨连续梁桥为背景,对高烈度区采用普通盆式支座桥梁的地震响应及铅芯橡胶支座的隔震效果进行研究。采用不同地震加速度峰值的地震波作为地震输入对结构进行非线性时程分析,分别研究了高烈度区连续梁桥的地震响应特性,以及高烈度区盆式支座和铅芯橡胶支座桥梁地震响应差异。结果表明:在高烈度区桥梁会产生更大的地震响应,主梁、桥墩和支座的地震响应明显增加;使用铅芯橡胶支座能够较好地达到减震目的,除支座位移和主梁位移外,桥墩响应和支座剪力均明显减小。在高烈度区,铅芯橡胶支座依然可以发挥减震作用,其减震效果甚至会优于在低烈度区的使用。     

桩——土共同作用时连续梁桥隔震时程分析

结合一座9跨连续梁桥的工程设计实例,建立了梁体、桥墩和基础共同工作的空间有限元分析模型。选取3种桥梁支座形式,用不同单元来模拟其恢复力模型;并分别沿该桥顺、横桥向输入ElCentro波进行时程对比分析。分析表明:采用铅芯橡胶支座能延长结构的周期,减小桥墩底部的弯矩和剪力,并使剪力得以合理分配,同时梁体位移也不致过大,是一种有效的隔震装置。     

考虑橡胶支座随机性下隔震与非隔震近海桥梁地震易损性对比

针对目前在隔震桥梁地震易损性分析中隔震支座性能参数随机性研究薄弱、从失效概率的角度开展隔震与非隔震桥梁对比研究缺乏的现状,详细统计分析了橡胶隔震支座力学性能参数的不确定性,建立了近海隔震与非隔震桥梁非线性动力分析模型。在考虑支座参数、地震动及桥梁结构不确定性的基础上,利用拉丁超立方抽样分别生成90个结构-地震动样本对。利用Sap2000有限元软件对每个样本对进行非线性动力时程分析,通过对大量数据的回归分析,得到桥墩、支座的易损性曲线,进而对隔震前后结构的地震易损性进行了对比分析。结果表明：在同一破坏等级相同地震作用下,非隔震桥墩的失效概率大于隔震桥墩,非隔震支座破坏的概率大于隔震橡胶支座|采用隔震技术后,桥墩发生严重破坏和倒塌的概率极低,震后可修复的概率很大|而非隔震桥墩发生严重破坏的概率最大,说明其震后可修复的概率很小而产生不可修复损伤的可能性极大。     

强震下支座强化与碰撞对隔震结构地震响应的影响

重点研究了在隔震结构中使用的铅芯橡胶支座的极限性能及碰撞响应。对结构输入新纪录的鲁甸地震波和景谷地震波,对比分析非隔震结构在设防烈度地震作用下和隔震结构在特大地震作用下(即隔震支座发生极限变形时)结构的地震响应,比较铅芯橡胶支座极限变形发生硬化前后的支座滞回曲线。在特大地震作用下,支座发生硬化,支座的水平变形能力降低,水平应力增大,基本力学性能保持稳定,能确保发生大震后具有较好的震后安全性保障。隔震结构在特大地震作用下与隔震沟的碰撞响应计算,由于碰撞产生较大的加速度响应,隔震沟的宽度应合理设置。     

连续梁桥在桩-土共同作用下的隔震效果分析

建立了澳门澳凼第三大桥的9跨连续梁桥的梁体、桥墩和基础共同工作的空间有限元分析模型,建立了3种桥梁支座形式的弹簧单元恢复力模型;并分别在顺、横桥向输入EL-Centro波进行连续梁桥的对比时程分析。研究表明:采用铅芯橡胶支座能延长结构的周期;减小桥墩底部的弯矩和剪力,并使剪力得以合理分配;同时梁体位移也得到控制,隔震效果显著。     

基于简支桥梁铅芯橡胶支座隔震性能研究

以某简支铁路桥梁为工程背景,基于该桥梁的工程背景设计了四铅芯橡胶隔震支座,研究了该简支桥梁结构的地震响应以及进行了隔震性能的研究。采用大型通用有限元软件ABAQUS对该工程中五跨简支铁路桥梁建立三维有限元分析模型,分析模型中桥梁支座由普通的盆式支座、基于该工程设计的铅芯橡胶支座,对这两种支座的隔震与非隔震简支桥梁的地震响应进行系统的对比研究,以评价该简支铁路桥梁的隔震性能。研究结果表明,与采用普通盆式橡胶支座的简支铁路桥梁相比,隔震后桥梁结构自振周期延长,桥墩墩底弯矩峰值、剪力峰值、曲率峰值均显著减小。     

简支梁桥采用减隔震装置后抗震性能分析

介绍了桥梁隔震的概念。以3座不同柱高的城市高架桥工程为实例,分别采用板式橡胶支座和铅芯橡胶支座隔震装置。研究采用隔震装置的高架桥地震反应计算表明:随着立柱的高度增加,结构的柔性增大,桥梁的抗震性能也越好;采用铅芯橡胶支座后,桥梁地震响应明显降低,桥梁抗震性能显著增强。以上海软土地基为基准刚度,研究了基础弹性刚度对采用铅芯橡胶支座桥梁地震响应的影响。结果表明:当基础弹性刚度小于基准值的5倍时,应考虑基础的弹性影响;当刚度大于基准值的5倍时,其影响甚微。     

大差异墩高桥梁隔震性能对比分析研究

本文以撒米卡大桥为例,对桥梁设置普通板式支座和铅芯隔震橡胶支座这两种工况下该桥梁的隔震性能进行了对比分析研究。分别计算了设置普通板式支座和铅芯隔震橡胶支座的两种桥式,比较了在设防地震和大震作用下,两种桥式结构的动力特性及桥墩墩柱的弯矩、剪力、位移变化的情况。计算结果显示,对于动力特性,采用铅芯橡胶隔震支座的结构自振周期明显小于普通板式支座;对于结构内力,在大地震作用下,普通板式支座的厚度及抗滑稳定性均不满足规范要求;墩的内力还是远远超过塑性极限,不满足理论要求。而采用铅芯隔震橡胶支座,墩的内力得到大大改善,隔震计算后墩柱抗剪均满足要求,抗弯能力也得到一定的改善。     

限位装置对滑动摩擦隔震桥梁地震反应的影响研究

为防止滑动摩擦隔震桥梁位移过大对临跨造成不利的影响,可在桥墩上设置限位装置限制墩梁相对滑动位移,降低滑动摩擦隔震桥梁的纵向位移。本文提出了滑动摩擦隔震支座和限位装置同时使用的抗震构造措施,利用滑动摩擦隔震支座降低固定墩的地震反应,利用限位装置降低墩梁相对滑动位移。建立了同时考虑支座滑动摩擦非线性、限位装置接触碰撞及其材料非线性和桥墩材料非线性的桥梁结构非线性地震反应分析模型,改变活动支座摩擦系数、限位装置与梁体之间的碰撞初始间隙等参数,进行了非线性时程反应分析,针对限位装置对滑动摩擦隔震桥梁的非线性地震反应的影响进行了综合分析。研究表明,限位装置对于限制滑动摩擦隔震桥梁的梁部位移、均衡地震动输入能量在各墩之间的分配有着较大的作用。设计时可通过详细的有限元分析,改变限位装置的间距、刚度等设计参数,使限位装置起到降低滑动摩擦隔震桥梁的纵向位移而不显著增加固定墩地震反应的作用。     

支座类型对连续梁桥船桥撞击影响的简化分析

将由LS-DYNA模拟得到的船-刚性墙碰撞的船撞力时程曲线输入到由SAP2000建立的全桥动力模型中,进行全桥动力响应分析。分别针对设置盆式橡胶支座、铅芯橡胶支座和双曲面球型减隔震支座的连续梁桥,分析船撞作用下支座类型对桥梁关键结构响应的影响,得到了随船桥碰撞角度变化,不同支座类型的连续梁桥船撞响应的特点及规律。研究表明,相比双曲面球型减隔震支座,设置盆式橡胶支座的连续梁桥关键结构响应最小,并且支座类型对墩结构响应的影响远远大于对桩基结构响应的影响。     

地震输入工况对曲线桥梁伸缩缝碰撞响应的影响

针对曲线桥梁伸缩缝地震碰撞破坏现象,结合某多层互通式立交体系中单支多联曲线箱梁桥工程,建立带伸缩缝曲线桥梁的空间动力分析模型。用Kelvin接触单元模拟伸缩缝处地震碰撞效应,建立包含墩柱、主梁、支座和伸缩缝的全桥有限元模型。利用非线性时程分析法,分别输入两组地震波的单维和多维8种地震动工况,分析不同地震工况作用下曲线桥梁伸缩缝的碰撞响应。结果表明:曲线桥梁不同方向地震动响应存在耦合,其伸缩缝碰撞响应的研究应采用多组地震波的单维和多维输入工况分别计算。     

无桥台伸缩缝多联桥跨结构地震碰撞响应研究

针对地震作用下多联长桥结构中伸缩缝处的碰撞破坏,提出一种取消桥台伸缩缝保留两联间桥墩伸缩缝的新型多联桥跨结构。用Kelvin接触单元模拟桥台伸缩缝和桥墩两联间伸缩缝在地震作用下的碰撞效应,构建包括墩柱、主梁、支座和伸缩缝在内的全桥空间动力分析模型。依托某市立交体系中一座独立多联长曲线匝道桥梁工程,建立4个计算模型;分别输入2组地震波的单维和多维8种地震动工况;利用非线性时程分析法,研究各计算模型在多种地震输入工况下桥台伸缩缝和桥墩两联间伸缩缝的碰撞响应差异。结果表明:无桥台伸缩缝多联桥跨结构可以有效消除或减小地震荷载作用下桥跨结构中伸缩缝处的碰撞破坏,是一种十分有利的抗震结构形式。     

斜交装配式简支梁桥地震非均匀碰撞效应

鉴于地震作用下斜交梁桥的不规则平面旋转位移使得应用接触单元法计算斜交梁桥碰撞效应存在一定的局限性,为了探讨三向地震作用下斜交装配式简支梁桥的地震碰撞力、梁端应力和墩底应力的非均匀分布规律,提出了采用显式动力接触算法计算斜交梁桥地震碰撞效应的数值模拟方法。结果表明:斜交简支梁桥横桥向的碰撞比纵桥向的碰撞更加剧烈;桥台背墙对边主梁的碰撞力大,对中间主梁的碰撞力小;桥面两侧的梁间碰撞力大,桥面中心线的梁间碰撞力小;挡块根部受到的碰撞力大,相应部位的边主梁横向应力大;挡块端部受到的碰撞力小,相应部位的边主梁横向应力小;碰撞对台柱底部几乎没有影响,斜交梁桥的地震碰撞力分布极不均匀,总体上表现出“四角四边大,中间部位小”的特点。     

基于有限位移的中小跨径梁式桥抗震概念设计

以中小跨径梁式桥的抗震设计方法为研究对象,对汶川地区的中小跨径梁式桥进行了系统、全面的震害调查,总结了梁式桥的震害形式,采用统计分析的方法分析了各类构件的损伤情况,探明了汶川地震中梁式桥具有主梁移位多、支座、挡块震害多、桥墩震害少、主梁落梁少的显著特点;通过振动台试验和数值模拟方法,对梁式桥梁震害的机理进行了研究。结果表明,主梁与板式橡胶支座间的相对滑动起到隔震作用,减小了桥墩的地震内力响应,明显减少了桥墩震害,桥面连续协调了主梁位移,桥台约束了主梁的纵向位移是汶川地震中落梁少的主要原因。根据中小跨径梁式桥震害分析和机理研究,提出了利用主梁与支座间产生有限相对滑动、减小上部结构加速度响应,减少桥墩损伤的抗震设计概念。     

曲线箱梁桥震后病害分析及加固对策

以某预应力混凝土连续弯箱梁桥为研究对象,探讨了该桥在地震后发生主梁、桥墩偏位、支座损坏等病害的原因,并提出了具体的维修加固对策,以期为今后类似桥梁的施工提供理论依据。     

基于不同隔震体系的预制拼装桥墩桥梁结构 地震响应分析

为了研究预制拼装桥墩桥梁结构的地震响应,基于OpenSEES有限元分析软件建立墩顶隔震和墩底隔震的预制拼装桥墩连续梁桥分析模型; 通过分析桥梁模型在3组不同强度、不同特性地震动激励下的动力特性、位移、内力、残余位移、预应力筋预应力、接缝压力等参数的变化,对隔震体系的隔震效果进行评估并给出了墩底隔震桥梁的设计建议。结果表明:预制拼装桥墩连续梁桥采用墩顶隔震体系和墩底隔震体系均可以大幅减小桥梁在地震中的位移和内力,延长桥梁自振周期; 采用墩梁固接、墩底隔震的桥梁结构相比于直接采用隔震支座连接墩梁的桥梁结构具有更长的自振周期、更小的震中位移和墩顶残余位移,表现出更好的隔震效果,在大地震中墩底隔震体系隔震优势更加明显; 采用墩底隔震体系的桥梁预制拼装桥墩会有更大的预应力变化、预应力损失和接缝竖向压力,因此隔震支座也应具备更高的性能。     

橡胶防撞垫片参数对曲线桥力学特性的影响

基于某两联曲线桥建立了计算模型,通过横桥向橡胶防撞垫片的设置,研究了橡胶垫片设计参数对曲线桥动力特性的影响。结果表明:橡胶垫片的加设使曲线桥旋转中心点转移,位移偏移方向改变;在设置橡胶垫片时,应考虑橡胶垫片的刚度以保证垫片作用力最大值不超过其极限值,避免梁体出现偏移;通过垫片的加设可以减弱梁体与挡块的碰撞,降低墩底曲率延性需求系数;随着间隙值的增大,橡胶垫片利用率明显下降,相对垫片的负荷增大,在保证曲线桥温度正常服役变形要求的前提下尽量减小间隙值的取值;随着硬度的增大,橡胶垫片强度增大,变形能力减弱,进而造成橡胶垫片利用率降低,建议选取邵氏硬度55作为橡胶垫片的首选值。     

变高墩曲线连续梁桥减隔震分析

以一项实际工程为背景,取其中一联变高墩曲线连续梁桥作为研究对象.该桥曲率半径250 m,最大墩高40m.采用SAP2000非线性模态时程分析方法（FNA）,分别分析了原结构、带铅芯橡胶支座的结构、带粘滞阻尼器的结构、两种混合减隔的结构等5种工况.对比了5种工况的分析结果,这些结果包括梁体位移、墩顶位移、墩底反力.分析结果表明,采用布置适当的铅芯橡胶支座加粘滞阻尼器的混合减隔震方法,其减震效果比单纯使用铅芯橡胶支座或是单纯使用粘滞阻尼器更好.     

独柱墩弯桥的抗倾覆、抗扭曲及其计算分析

本文根据工程的实际经验,对独柱墩弯桥倾覆进行了两种不同破坏形态的区分—倾覆与扭转。现行弯桥的倾覆计算方法是通过曲线梁法或梁格法建模,通过程序计算是否有支座出现拉力,并据此判断桥梁是否倾覆。这种计算方式并没有对倾覆与抗扭作出区分,且其采用的边界条件与桥梁倾覆的实际边界条件不符。针对目前惯用的支座反力法计算倾覆,本文借鉴工民建规范,利用倾覆矩与抗倾覆矩之比的抗倾覆计算方法,提出了倾覆矩比法来计算弯桥倾覆的方法。