考虑刚度退化的铁路低配筋混凝土桥墩抗震评估方法

根据已有试验结果,得到适用于铁路低配筋混凝土桥墩的荷载位移双折线模型.选取4类场地的320条实际地震记录,利用该双折线模型研究4类场地的强度折减系数谱值随桥墩屈服后刚度折减系数变化的规律.结果表明:在考虑桥墩屈服后刚度退化的情况下,强度折减系数谱值随桥墩屈服后刚度折减系数的增大而降低,说明低配筋混凝土桥墩屈服后的刚度退化越大,桥墩对地震的强度需求越大.通过对4类场地强度折减系数谱的统计分析,给出考虑刚度退化的三折线型强度折减系数谱以及据此的铁路低配筋混凝土桥墩抗震评估方法.     

基于能量法的铅芯橡胶支座隔震桥梁设计方法

依据能量平衡原理,建立隔震桥梁系统能量反应方程,将桥墩与铅芯橡胶支座串联,构建隔震桥梁能量反应的双线性分析模型.结合现行<铁路工程抗震规范>,合理选取40条强震记录作为地震输入,对不同周期的隔震桥梁系统进行非线性地震能量反应时程分析.结合铅芯橡胶支座本身的动力特性,给出具有统计意义的适用于Ⅰ类场地的桥梁隔震设计地震输入总能量谱.提出以地震输入隔震桥梁系统的能量达到铅芯橡胶支座的极限耗能作为破坏准则、由地震输入总能量谱得到地震输入能量、隔震度作为隔震目标、隔震支座位移延性比作为限制条件的减隔震桥梁设计方法.     

考虑场地类别和地震动特征周期分区的A_y-D_y格式地震需求谱

非线性反应谱是基于性能抗震设计理论中亟待解决的基础性课题之一。Ay-Dy格式地震需求谱的特点是,过原点的射线与不同屈服强度系数的需求谱曲线相交,各个交点对应的周期都相同,从而为在结构基于位移抗震设计方法中实现多级性能目标提供方便。本文将4种场地类别上的434条地震记录,按《高架桥梁抗震设计》场地类别和地震动特征周期分区的要求分为12组,通过对单自由度体系的时程分析,得到基于场地类别和地震动特征周期分区的Ay-Dy格式地震需求谱;研究结构强度水平、周期、场地类别及地震动特征周期分区等因素对需求谱的影响;通过非线性回归分析得到不同场地类别、不同特征周期分区和不同强度水平下的回归表达式,可用于结构非线性位移的解析计算。最后,通过算例说明运用本文成果进行设计的过程,并与已有文献结果比较,证明本文研究的正确性。     

某大跨度钢桁架桥抗震分析

大跨度多功能的地标性桥梁建筑在城市桥梁建设中频繁出现,其抗震性能的分析计算成为控制设计的主要因素,传统的桥梁结构的抗震设计不考虑固定支座破坏的非线性力学性能,但该假定是不切合工程实际的。以某大跨度钢桁架桥为例,采用MIDAS CIVIL有限元软件,分别采用地震反应谱和非线性时程分析方法,对考虑固定支座破坏与否的情况下桥梁结构的地震反应进行了对比分析,分析表明,考虑支座破坏分析后桥墩水平地震力大大减小,上部钢桁架与桥墩均未屈服,摩擦摆支座位移符合规范要求,非线性时程分析结果更符合工程实际。     

关于改进我国大跨缆索支承桥抗震设计的意见

结合我国公路大跨缆索承重桥抗震设计规范的编制和修订,讨论“中震不坏,大震可修”的两阶段抗震设计原则,用重现期表示两个地震动水准,分析模型应包含伸缩缝的摩擦和撞击并考虑非经典阻尼。弹性设计使用反应谱振型分解法,设计反应谱应针对不同阻尼比,其周期范围应达到桥的基本周期,当一座桥不同桥墩地基有不同场地类型时建立包络谱或加权平均谱的方法,反应谱振型分解法中用有效振型参与质量比确定参与组合的振型数,并可用横桥向加速度反应谱与剪切行波引起的结构水平最大转角间的关系以及用压缩行波引起的地基相对位移的简化计算法近似确定非一致地震动的影响,分析对地震地面运动三方向分量的反应的必要性及组合方法。非弹性设计使用时程分析法,此时恒载与地震地面运动三方向分量时程应当同时作用到结构上,使用高质量一致或非一致地震地面运动时程（包括近场强震特有的大速度脉冲）的必要性和产生方法,用Pushover分析验算非弹性时程分析的结果,能力设计的必要性和超强系数的确定,以及延性设计的特殊构造要求。     

摩擦摆支座隔震连续梁桥抗震分析的简化计算方法

根据摩擦摆系统的简化力学模型,给出了考虑桩土效应、桥墩刚度以及支座非线性的摩擦摆支座减隔震桥梁抗震简化计算方法。对一座预应力混凝土梁拱组合桥的纵桥向减隔震性能开展研究,分析了在不同的支座设计参数下结构的等效刚度、等效阻尼、等效周期等物理参数。建立连续梁桥的等效单自由度振动模型,计算支座设计位移、桥墩剪力、弯矩及轴力。与有限元模型的精细化模拟结果对比可知,本文所提出的简化算法具有较好的计算精度,能够用于研究桥梁纵向的抗震性能。     

连续刚构桥地震反应分析

研究目的：为检验双线连续刚构铁路桥在多遇地震和罕遇地震下的抗震性能，参照《铁路工程抗震设计规范》要求，对连续刚构桥进行自振特性分析、多遇地震下的弹性地震反应分析和罕遇地震下的弹塑性地震反应分析。分析过程也可作为高墩铁路桥地震反应分析的一种方法。研究结论：通过自振特性分析，得到该桥的主要自振周期与振型。弹性地震反应分析包括反应谱分析和弹性时程分析，根据分析结果，采用容许应力法对桥墩截面进行抗弯验算。弹塑性地震反应则首先采用纤维模型进行桥墩截面的弯矩一曲率分析，得到截面弹塑性弯曲能力曲线，将其转化为等效的折线模型，作为桥墩相应位置的等效分布塑性铰弯曲特性，进行弹塑性动力分析，得到桥墩截面的弯矩一曲率滞回曲线，从而判定该桥在罕遇地震作用下的抗震性能。分析结果表明该桥满足规范“小震不坏，大震不倒”的抗震设防要求。     

大跨度连续梁黏滞阻尼器与双曲面球型减隔震支座的应用实例

大跨度连续梁质量较大,抗震问题突出,减隔震措施是解决这一问题的有效手段之一。基于(50+8×100+50)m预应力混凝土连续梁采用双曲面球型减隔震支座和黏滞阻尼器共同作用的减隔震措施,建立有限元计算模型,采用双线性模型模拟双曲面球型减隔震支座,输入3条50年超越概率2%的时程波进行非线性时程反应分析。结果表明,该措施能够使桥墩共同分担地震效应,提高桥梁抗震性能。桥墩及桩基础均处于弹性工作状态;支座最大位移控制在可接受的范围之内。     

基于摩擦摆支座的城市轨道交通异形连续梁桥减隔震分析

随着城市轨道交通业的迅猛发展,实际工程中对于桥梁的减隔震性能提出了更高的要求。针对异形连续梁桥减隔震的问题,以西安地铁5号线上该桥型为研究对象,采用弹性反应谱法及非线性时程反应分析方法,对普通支座和摩擦摆减隔震支座的两种模型在3条罕遇地震波作用下的各项地震反应进行研究。分析结果表明:采用摩擦摆隔震支座后,桥梁结构自振周期明显延长;桥墩在地震荷载作用下的墩底弯矩和墩顶位移反应显著减小;采用普通支座时,活动墩和固定墩地震力分配不均匀,采用摩擦摆隔震支座后,活动墩和固定墩均匀分配地震荷载,各墩协同抗震;摩擦摆隔震支座隔震效果明显。     

大跨度连续梁拱桥抗震性能研究

为了研究铁路大跨度连续梁拱桥的抗震性能,以某高烈度地区在建高铁(39.55+168+39.55)m连续梁拱桥为例,采用反应谱和非线性时程方法分析其在在多遇地震和罕遇地震下的抗震性能。结果表明:在多遇地震下桥墩截面保持为弹性工作状态,在罕遇地震下固定墩进入塑性,桥墩延性比能够满足规范要求。相关分析方法能为类似铁路梁桥抗震分析提供参考。     

粘滞阻尼器被动消能体系基于位移设计方法

针对新建粘滞阻尼器被动消能体系和已建结构采用粘滞阻尼器进行加固,其现有设计方法需要多次试算、十分繁琐的情况,将结构等效为SDOF体系,基于目标位移可以很方便地求出所需粘滞阻尼器的附加阻尼比,选择合理的分布模式即可计算出结构各层安装阻尼器的数量。采用1栋5层的新建结构和1栋10层已建结构验证该方法。时程分析和振型Pushover分析结果表明,采用该方法在Pushover适用范围内可以取得较高的精度。     

钢桥自适应有限元分析

钢桥自适应分析是钢桥塑性分析理论的一个新探讨,它研究在超出弹性极限的重复荷载作用下结构的弹塑性行为,由于其荷载方式接近桥梁结构的实际承载方式,自适应分析更为真实地反映结构的塑性抗弯承载能力。为推广自适应理论在钢桥结构中的应用,以连续实腹钢梁桥为对象,基于Timoshenko梁弹塑性理论,采用分层梁单元,编制有限元程序模拟结构自适应全过程,以求解结构自适应极限承载力,并与相关文献进行算例对比。分析结果表明：对连续钢梁自适应极限荷载的求解问题,非线性有限元程序运用方便,且精度较高;分层梁单元能够很好地表现塑性区的扩展情况;同时也证明自适应极限状态是一种临界状态。     

车桥耦合振动中2种轮轨接触模型的比较分析

将车桥耦合系统分为车辆和桥梁2个系统并分别给出二者的振动方程,采用迭代解法对方程进行求解,分析轮轨之间弹性接触和密贴接触对车桥系统动力分析结果的影响。结果表明:密贴接触模型取的时间步长比弹性接触模型取的时间步长大,密贴接触模型迭代时间步长为0.001 s时收敛,而弹性接触模型迭代时间步长要0.000 1 s才收敛。在同样时间步长0.000 1 s条件下,弹性接触模型的收敛迭代次数为9次,而密贴接触模型的收敛迭代次数为4次;在计算桥梁的动力响应时,弹性接触模型和密贴接触模型的计算结果比较接近,也和实测值接近,但密贴接触的计算工作量较小,收敛快;而在计算列车的竖向加速度、轮重减载率和脱轨系数时,弹性接触模型的计算结果比密贴接触模型的计算结果大。分析认为用弹性接触模型比较符合实际。     

某大跨度钢桥纵向约束体系锚固结构设计与优化

大跨度钢桥常采用弹性索体系作为大桥的纵向约束,其锚固结构的局部应力较大、传力路径复杂,设计中需要针对其进行专门的计算分析,以保证锚固结构的可靠性。对某大跨度异型拱桥的弹性索锚固结构建立有限元模型,计算分析了钢锚箱结构在最大索力作用下各板件的应力分布。计算结果表明,钢锚箱在最大索力作用下各板件的各项应力值均满足规范要求,结构处于弹性工作状态。同时,针对钢锚箱各板件的布置情况进行优化计算分析,得到合理的锚箱加劲板布置形式。     

宜万铁路特殊结构桥梁动力特性及列车走行性分析

宜万铁路全线共有桥梁195座,其中特殊结构桥梁26座,特殊结构桥梁形式主要有复合结构刚构拱桥、双线大跨度上承拱桥、大跨度连续梁桥、非对称拱桥、大跨度“T”构桥、大跨度简支梁桥、大跨度连续刚构桥、单拱连续钢桁梁桥等。目前国内外规范对桥梁设计关于桥梁刚度限值的规定只适用于单跨和多跨简支梁等小跨度常规桥梁,上述特殊结构桥梁都超出了目前我国各种规范和暂规所能涵盖的范围,它们的修建对我国铁路桥梁的设计和建造技术都提出了新的要求,本文选取几座有代表性的特殊结构桥梁为研究对象,对各桥的动力特性和列车走行性进行分析与研究,以期对宜万铁路特殊结构桥梁设计中关于桥梁刚度的考虑提供理论参考。     

端横撑位置对钢拱桥面外极限承载力的影响

针对主跨428 m的广州新光大桥设计方案,采用大型有限元软件ANSYS建立全桥三维有限元模型,分析横撑的数量和位置对弹性稳定和面外极限承载力的影响。结果表明,在端横撑位置确定的情况下,极限承载力随横撑数量增加先增大后降低;在横撑数量相同的情况下,端横撑位置对大跨度钢桁拱的弹性稳定和面外极限承载力影响显著,且端横撑的位置对弹性稳定的影响大于对面外极限承载力的影响。因此,在景观要求允许的情况下,端横撑应尽量向拱脚靠近。     

大型铁路桥梁运管现状分析及对策研究

随着桥梁建设水平的突飞猛进和新技术的不断应用,很多大型桥梁结构建成通车,与此同时,桥梁的运营管理和养护问题也日益严重。在总结概括多座大型铁路桥梁运营管理体制和养护维修情况的基础上,对京沪高铁大胜关长江大桥和郑焦城际铁路郑州黄河大桥两座典型桥梁的运管现状进行详细分析,对今后大型桥梁运营管理提出了建议,完成大型铁路桥梁运营管理分析及对策研究。研究结果表明:目前我国一些大型铁路桥梁的运营管理在管理体制、养护维修现状、设计及施工影响、桥梁自身状况、检测技术及手段等多方面还值得进一步探讨,通过采用现代化管理手段、先进的信息技术、检测技术和数字化技术,建立现代化的桥梁运营管理体制和现代化大型桥梁管养体系,通过预防性、数字化管养,实现养护管理的技术升级与管理模式的转变,是提高大型桥梁运营管理水平、养护管理质量、保证桥梁结构正常使用性能的发展方向。     

静定预应力混凝土桥梁变形全量形式矩阵分析

基于小时段内混凝土应力线性变化的假定,将积分形式的混凝土时变本构方程在持荷时段内写成矩阵形式,提出了分析静定预应力混凝土桥梁弹性变形和时变变形的全量形式矩阵方法,建立了相应的矩阵方程.     

罕遇地震作用下高速铁路减隔震简支梁桥合理计算模型的探讨

以往在分析减隔震桥梁的地震响应时,由于考虑到桥墩和基础应保持弹性工作状态,在基于强度的设计中偏于安全考虑桥墩一般采用毛截面刚度建立弹性梁单元模型。实际上,在罕遇地震作用下,桥墩墩底截面虽然未达到屈服状态,仍然会出现保护层混凝土开裂,并导致桥墩刚度降低。此时,应考虑对桥墩刚度进行适当修正以估计桥梁的各项地震响应参数,这也有利于实现减隔震桥梁基于位移的抗震设计。结合西部高速铁路中典型的简支梁桥结构形式,分别采用弹塑性纤维梁柱单元、弹性梁柱单元、考虑刚度修正的弹性梁柱单元模拟桥墩建立3种计算模型,探讨适用于罕遇地震作用下的高速铁路减隔震桥梁的合理计算模型。结果表明,当罕遇地震作用下桥墩位移延性超过0.5时,考虑刚度修正的弹性梁柱单元模拟桥墩的计算模型能够较好地估计桥梁各项地震响应参数。