渝昆高铁典型连续梁桥地震易损性分析

为评估渝昆高铁典型三跨连续梁桥的抗震性能,基于概率地震需求分析方法对该桥进行理论地震易损性分析。选取渝昆高铁沿线实测地震动记录作为地震输入,考虑桥梁参数的不确定性,采用拉丁超立方抽样方法生成桥梁有限元模型样本库。基于增量动力时程分析方法,通过对桥梁样本库进行非线性时程分析,获得了各构件地震响应峰值,通过峰值响应与地震动峰值加速度的线性回归分析建立构件地震需求模型。进一步对比研究安装普通球型钢支座与双曲面球型减隔震支座桥梁的地震易损性曲线。研究结果表明:减隔震支座可有效降低制动墩易损概率,优化墩高不等的非规则桥梁结构的抗震性能。其研究方法与结论可为非规则连续梁桥抗震设计提供参考。     

基于性能的高速铁路钢管混凝土 拱桥地震经济风险分析

在基于性能的地震风险评价理论基础上,以一座高速铁路钢管混凝土系杆拱桥为例,采用有限元分析软件建立全桥模型,运用增量动力分析(IDA)方法对该桥拱肋进行地震易损性分析,建立关键截面的易损性曲线,结合地震危险性和损失比,选取年预期损失作为地震经济风险指标,定量分析该桥的地震经济风险。研究结果表明:IDA方法用于钢管混凝土拱桥的地震经济风险分析是可行的,该桥主要经济风险来源于超越概率较高的中小级别地震,占桥梁整体经济风险损失的77.3%,通过对易损区域的局部加固设计,在提高桥梁鲁棒性的同时可减小结构的地震经济风险。     

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490 m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;与一致激励相比,行波激励下拱肋上弦杆易损构件总数量由10个增至22个,即内、外侧上弦杆数量分别由8和2个增至13和9个;行波激励下拱肋1/4和3/4附近区域的上弦杆也变为易损构件;行波效应对拱顶区域上弦杆易损构件的中等损伤超越概率影响显著,一致激励下的分析会明显低估响应结果;拱桥在峰值加速度0.5g的罕遇地震行波激励下,中等损伤超越概率仅为3%,拱肋弦杆基本保持在弹性或处于轻微损伤状态。     

基于增量动力分析方法的独塔斜拉桥地震易损性分析

斜拉桥是一种多次超静定柔性结构,其动力特性有别于常规桥梁。现行规范针对此类桥梁结构的抗震设计仅给出了基本设计原则。本文以一座混凝土独塔斜拉桥为研究对象,利用有限元软件OpenSees建立了该桥的有限元分析模型,并根据桥梁所处场地条件,从PEER强震数据库中选取16条地震波,基于增量动力分析方法建立了桥墩、主塔及支座的纵桥向地震易损性曲线。采用一阶可靠性方法对斜拉桥进行了整体地震易损性分析,对该桥的抗震性能进行了评估。分析结果表明:在地震作用下,辅助墩、主跨边墩和边跨边墩处支座相比其他构件更易受损,桥梁整体较易发生轻微损伤和中等损伤;斜拉桥整体易损性大于构件易损性;采用整体地震易损性分析结果来评估桥梁整体的抗震性能更加可靠。     

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。     

基于KDE的高烈度区典型简支梁桥地震易损性分析

为研究高烈度强震区各种墩高典型公路简支梁的抗震性能,以某8度地震区高速公路典型10~40 m墩高公路简支梁为研究对象,采用一种核密度估计(KDE)的桥梁易损性分析法开展不同墩高桥梁地震易损性分析。利用OpenSees软件建立各种典型墩高桥梁全桥有限元模型。考虑桥梁结构参数与地震动输入的不确定性,通过时程分析获得各墩高对应桥梁各构件的最大动力响应。运用核密度估计的桥梁地震易损性分析方法建立不同墩高公路桥梁的易损性曲线,对比研究不同墩高对桥梁各关键构件在地震作用下的易损性能及其差异性,研究8度和9度罕遇地震时各墩高桥梁关键构件在4种损伤状态下对应的地震易损性分布特征。研究结果表明:汶川地震作用下10~40 m墩高典型公路简支梁桥墩抗震性能良好,支座比桥墩更易损,随着桥梁墩高的增加,支座越容易发生地震损伤破坏,建议墩高超过40 m的桥梁采取减震耗能、限位措施,限制主梁发生过大位移,提高桥梁抗震性能。建立的地震易损性曲线可用于评估各种墩高典型公路简支梁桥梁的抗震性能,并为类似高烈度地震区公路简支梁桥抗震设计提供依据。     

中承式钢管混凝土拱桥自振特性分析

在承德南环中承式钢管混凝土拱桥自振特性理论分析的基础上,结合国内部分钢管拱桥资料对中承式钢管混凝土拱桥的自振特性规律进行了总结,以期为类似桥梁的设计、检测提供有益的借鉴.最后对该类桥梁运营期间快速检测提出了建议.     

艰险山区单线大跨度钢管混凝土拱桥结构分析与方案比选

当桥梁处于V型或U型山谷时,大跨度拱桥是常见的桥式方案之一。大跨度拱桥能充分利用地形地质条件,受力性能及经济性较其他桥式有一定的优势,但用于桥梁宽度较窄的单线铁路时,拱桥的静动力性能及稳定能否满足要求则需进行结构的计算与分析,以判断桥梁结构方案的可行性与合理性。针对桥址两岸V型深谷实际地形,研究了324 m上承式钢管混凝土拱和390 m中承式非对称钢管混凝土拱两种桥梁方案,建立计算模型,进行结构静力、动力计算与稳定分析,结合工程造价进行综合比选,最后选取324 m上承式钢管混凝土拱作为推荐方案。     

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。     

铁路简支梁桥三维地震易损性分析

为了评估铁路简支梁桥在近场地震作用下的抗震性能,基于OpenSEES平台建立铁路典型5跨简支梁桥的易损性分析模型。从PEER数据库选取100条地震波作为三维地震动输入样本进行非线性动力时程分析,获得不同地震输入角度对应的桥梁地震响应数据。根据桥墩弯曲破坏和支座变形破坏的损伤状态方程确定相应的损伤指标。基于结构可靠度理论,建立桥梁三维易损性分析方法,从而获得了桥墩和支座构件的三维易损性云图。由云图可以得到:桥墩和支座均在顺桥向和横桥向输入方向上最容易发生损伤。研究结果表明:在近场地震作用下,铁路简支梁桥的易损性与地震动的输入角度密切相关;桥墩和支座的易损性随地震动输入角度的变化规律具有明显的区别。基于三维易损性云图,可以给铁路简支梁桥的抗震设计和震后损伤识别提供理论依据。     

半漂浮体系钢管混凝土拱桥黏滞阻尼器减震研究

大跨径中承式钢管混凝土拱桥桥面梁倾向于采用半漂浮式主梁,应设置黏滞阻尼器控制桥面梁在地震作用下的响应.以某计算跨径252 m的中承式钢管混凝土拱桥为例,采用动力时程分析方法研究半漂浮式主梁钢管混凝土拱桥中黏滞阻尼器参数的选取方法,对比分析设置黏滞阻尼器前后桥梁结构的地震响应,以反映黏滞阻尼器对半漂浮体系钢管混凝土拱桥的减震效果.研究结果表明:设置黏滞阻尼器能显著减小半漂浮体系主梁的地震位移响应,同时也导致拱顶纵向位移有所增加,对拱肋各关键位置处轴力、剪力、弯矩响应的影响规律不尽相同,对黏滞阻尼器位置处的拱肋局部弯矩响应影响较大.该研究成果可对采用半漂浮式主梁的钢管混凝土拱桥的减震设计提供参考.     

基于核密度估计的铁路桥梁构件地震易损性分析

针对现有桥梁构件地震易损性分析方法的不足,通过引入核密度估计算法建立一种非参数化的桥梁地震易损性分析方法。基于分析型地震易损性框架,考虑结构参数及地震动的不确定性,将非参数化的核密度估计思想引入地震动强度和抗震需求的联合概率密度分布函数及地震动边缘分布函数的估计中,克服了经典易损性分析方法中人为假定易损性函数分布形式的缺点。以某铁路刚构-连续组合体系桥梁为例,通过对比分析四种桥梁构件地震易损性分析方法的计算结果,验证了本文方法的正确性和可行性。最后用本文算法分析示例桥梁各构件的地震易损性,对比不同构件的地震易损程度,为桥梁结构抗震设计提供了依据。     

基于阻尼参数的高速铁路连续梁桥地震损伤概率影响分析

为研究阻尼参数对高速铁路连续梁桥地震易损性的影响,以一座(32+48+32) m高速铁路连续梁桥为研究背景,借助大型开源程序Open Sees建立了数值模型,并应用基于可靠度理论的概率解析易损性函数表达式获得地震易损性曲线(面),探讨阻尼器参数对桥梁地震易损性的影响。研究结果表明:(1)设置阻尼器使桥梁受力更为合理,可进一步提高桥梁抗震性能;(2)阻尼系数的提高及阻尼指数的降低均使得桥梁固定墩曲率及活动支座位移减小,进而降低固定墩和活动支座在地震作用下的损伤概率。     

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。     

丫髻沙大桥主桥的地震反应

丫髻沙大桥主桥采用 76 m+36 0 m+76 m三跨连续自锚钢管混凝土拱桥 ,介绍大跨度桥梁考虑行波效应的地震反应分析方法和该桥在地震动作用下的响应。     

地震动输入方式对铁路大跨系杆拱桥地震反应的影响

以某铁路大跨钢管混凝土系杆拱桥为研究对象,建立了全桥空间动力计算模型,进行了桥梁动力特性分析,应用反应谱法讨论了地震动输入方式(单维、双维及三维)对大跨拱桥弹性地震反应的影响。结果表明:竖向输入地震动对拱肋的轴力及面内弯矩、剪力影响较大,但对面外剪力及弯矩影响较小;顺桥向或横桥向单独输入地震动时,面内及面外内力存在较明显的耦合效应;对于多孔大跨拱桥,建议同时输入三维地震动进行地震反应分析。     

(142+61)m不对称跨度混合承式有推力钢管混凝土拱桥设计

本桥首次采用一种混合承式不对称跨度有推力钢管混凝土拱桥,造型美观、结构新颖,充分考虑与环境的协调性。通过介绍该桥的设计及计算,表明对于有推力钢管混凝土拱桥的设计可以通过采用轻型漂浮式桥面系结构、采用自重较大的混凝土框架墩,以及适当设置基础预偏心、增大基础工程量的方法,解决水平推力太大造成的桩基础配筋困难的问题。研究所得结论对解决不对称跨度混合承式有推力拱桥水平推力较大的难题有一定的参考价值,可为今后市政景观桥梁设计提供很好的借鉴。     

韩江北桥主桥动力特性研究

以韩江北桥主桥主跨钢管混凝土拱桥初步设计方案为对象,采用ANSYS有限元程序,考虑边跨对主跨的弹性约束作用,建立了该中承式钢管混凝土拱桥主跨的整体动力计算有限元模型,分3种工况（实桥模型;在实桥模型的拱肋间增设横向风撑;将实桥模型的端横梁的顶板、底板和腹板厚度增大1倍）计算了桥梁的振动特性.计算结果表明：实桥模型的拱肋面外刚度较小,在桥梁振动中首先出现拱肋的面外振动,且桥梁前10阶振型中有6阶为拱肋的面外振动;桥梁拱肋面外自振基频明显小于桥梁整体竖向自振基频,说明桥梁拱肋面外刚度与全桥竖向刚度相差较大;桥面系面外刚度相对较弱,桥梁前10阶振型中出现了扭转振动形式.增设横向风撑后,拱肋面外刚度明显增大,对该桥梁动力特性的影响较为明显;增大端横梁截面尺寸对该桥梁动力特性影响不大.计算结果为该桥梁的设计修改提供了参考.     

82.5m下承式钢管混凝土提篮拱桥结构设计

钢管混凝土拱桥充分发挥了钢管混凝土抗压性能好的优点,而且减轻了桥梁上部结构自重,大大提高了梁拱组合体系拱桥的跨越能力。钢管混凝土拱桥以其结构轻盈、线型优美、造价经济等优点而在铁路跨路、跨线工点上大量采用。张唐线跨越唐津高速公路立交主桥结构为跨径82.5 m下承式钢管混凝土拱桥,拱肋在横桥向内倾8度,呈提篮式。主要从结构设计、结构计算和拱肋稳定性3个方面重点对该桥进行介绍,并在拱轴线比选和吊杆张拉顺序两个方面提出一些设计思考。     

西宁北川河钢管混凝土拱桥的理论和实验模态分析

对西宁北川河钢管混凝土拱桥进行了理论与实验模态分析，该桥为中承式钢管混凝土系杆拱桥，净跨90m，桥面净宽2l.6m。本文首先介绍了现场环境脉动实验概况，利用频域中的单模态识别法(SDOFI)、峰值法(PP)和时域中的随机子空间识别法(SSI)分别进行桥梁动力参数识别；利用ANSYS建立了全桥三维有限元模型，并进行了参数修正，理论和实验模态分析结果具有相当好的吻合程度。参数分析表明：不同规范的动力特性计算结果是有一定差别的。此类测试和分析可以提供结构健康监测的基准模型，服务于结构状态评估和修复。