胶接缝连接的节段拼装桥墩抗震分析模型

采用胶接缝连接的节段拼装预应力混凝土桥墩在地震荷载作用下会在接缝区域张开,出现不连续的现象.采用常规纤维模型分析方法对这一现象进行了有限元分析.计算结果与试验结果的对比表明,建议的用素混凝土短柱模拟胶接缝的方法,可以比较准确地预测低周反复荷载作用下采用胶接缝连接的节段拼装预应力混凝土桥墩的滞回特征.     

现浇ECC和预制榫卯混合连接装配式RC桥墩抗震性能

为提高装配式钢筋混凝土(RC)桥墩的抗震性能,提出采用现浇工程水泥基复合材料(ECC)和预制榫卯混合连接的新型接头构造;开展了3个采用混合接头连接(以现浇ECC段高度与凹槽深度为变化参数,编号为DZ-1、AC-200、XJ-250)和1个采用现浇ECC湿接缝连接(编号为PT-1)的装配式RC桥墩试件的拟静力试验;建立了经试验验证的ABAQUS有限元模型,分析了轴压比、长细比、凹槽深度、现浇ECC段高度等参数对装配式RC桥墩抗震性能的影响。分析结果表明：4个桥墩试件破坏模式均为压弯破坏,且各试件的ECC现浇段均未发生破坏;与PT-1试件相比,现浇ECC和预制榫卯混合连接装配式RC桥墩的峰值荷载增大了25.74%~30.03%,极限位移增大了22.75%~106.39%,残余位移下降了43.70%~61.42%,具有较好的抗震性能;AC-200试件的凹槽深度最大,其残余位移大于其他装配式桥墩,且耗能能力较差;装配式桥墩的峰值荷载和屈服荷载随轴压比、现浇ECC段高度的提高而提高,随着长细比的提高而下降;延性系数随着现浇ECC段高度的提高而提高,随着长细比、轴压比的提高而下降。建议混合连接的凹槽深度不宜超过凸榫边长的75%。     

预制拼装桥墩的连接构造分类及其适用性研究

预制拼装桥墩是桥梁全预制工业化建造的重要组成部分。根据预制桥墩节段的位置及连接方式,提出将其连接形式划分成钢筋对接型、区域连接型和贯通串接型三大类,据此可以揭示连接细节及其受力差异性的来源。结合国内外的工程应用实例,分析了三类连接构造的特点及其适用性,指出应结合桥位情况、施工条件和构造尺寸等进行选择。     

外置可更换耗能装置的节段拼装CFST桥墩抗震性能分析

为顺应桥墩震后使用功能快速修复的新要求,提高预制拼装桥墩在中、高烈度地震区的适用性能,提出了一种外置可更换耗能装置的节段拼装钢管混凝土（CFST）桥墩. 基于ABAQUS有限元分析软件建立了三节段后张预应力预制拼装CFST桥墩分析模型,对外置3种不同控制参数（截面贡献率、耗能钢棒长细比及其布置方式）耗能装置的桥墩模型在往复加载作用下的抗震性能进行了分析. 研究结果表明:外置耗能装置的节段拼装CFST桥墩墩身损伤可控,能够通过更换耗能装置等措施实现震后的快速修复;与未设置耗能装置的桥墩相比,该类桥墩的侧向承载力、初始刚度和耗能能力分别提升了11%~88%、2.86%~6.87%和2.3倍~12.9倍;为保证震后修复的可行性,建议耗能装置的截面贡献率宜低于1.9%;中部接缝处设置的耗能钢棒直径过小将阻碍墩底处耗能钢棒充分发挥耗能作用,耗能装置沿墩高方向布置的折减系数大于0.5;耗能钢棒长细比的改变会影响墩柱的抗侧强度和延性,长细比减小,桥墩耗能能力逐渐提升,但残余位移也逐渐增大,建议耗能钢棒长细比的取值宜大于4.5.      

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。     

CFRP加固受损桥墩的抗震性能试验研究

以某城市立交工程为背景,建立桥墩缩尺模型,完成CFRP加固前后模型墩的拟静力破坏试验,分析研究模型墩加固前后的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线和能力耗散系数曲线.研究表明,采用CFRP加固受损桥墩,可有效恢复桥墩抗震性能,甚至得到提高,加固效果明显.     

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.     

圆形钢筋混凝土桥墩抗震性能(Ⅱ):试验结果评估

根据桥墩拟静力正交试验现象及数据结果,研究了圆形钢筋混凝土桥墩的变形特征及弯曲强度特性;并对低周反复荷载作用下桥墩的位移延性、等效刚度和刚度退化性能以及极限位移状态下累积耗能能力进行了评估,综合考察了剪跨比、轴压比、纵筋率、配箍率等因素对桥墩延性性能的影响.可为桥梁的延性抗震设计提供参考.     

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.      

铁路大跨桥梁新型高墩抗震性能研究

结合黄陵-韩城-侯马铁路可行性研究中的大浴河特大桥主桥的方案研究,提出了一种新型铁路高墩——四柱式桥墩．分析表明,在只研究桥墩刚度时,四柱式桥墩可以采用常用的梁单元进行建模．在具有相同自振特性的前提下,分别采用抛物线形及直线形的四柱式桥墩的主桥,其桥墩混凝土的用量相时于传统矩形空心墩,要分别减少约15％及20％．由于四柱式桥墩混凝土用量的减少及在构造上允许墩柱间隔板开裂,其抗震性能优于矩形空心墩．     

系梁对加固柱式桥墩抗震性能的影响

以西安市某座抗震加固桥为列,分别以系梁设置位置、系梁刚度大小来探讨系梁对柱式桥墩抗震性能的影响,研究结果表明系梁对纵桥向振动没有影响,而对横桥向振动有较大影响,增加横桥向刚度,减小1、2阶横向振型的振动周期;选择系梁在桥墩中心可以提前使系梁在地震作用下进入塑性状态,消耗地震能量,利于抗震;当横系梁的高度选择为0.7D～0.85D,宽度选择为0.6D～0.75D时,对桥梁抗震有利.     

采用横向预应力的装配式空心板桥受力性能与设计计算方法

为了提高铰缝结合面的开裂荷载和破坏荷载,解决空心板桥横桥向受力问题,研究了采用横向预应力的装配式空心板桥的受力性能,采用局部模型试验的方法分析了铰缝结合面受力机理,采用足尺模型试验的方法研究了空心板桥整体受力性能,并基于铰缝结合面受力机理,确定了横向预应力的上、下限,进而提出了横向预应力设计计算公式。试验结果表明：采用横向预应力结合面的法向和切向黏结强度分别为1.40~1.45和0.50~0.62 MPa,较未采用横向预应力分别提高了8.1%~12.5%和12.4%~38.3%,而且提高横向预应力可以提高结合面的法向和切向黏结强度;采用横向预应力的空心板桥足尺试验模型的破坏模式表现为空心板的开裂破坏,试验过程中未出现铰缝开裂现象;横向预应力的施加可以提高空心板之间的横桥向联系,避免结构由于铰缝结合面损伤而丧失横向传递荷载的能力并导致结构破坏,提高空心板桥的极限荷载;提出的横向预应力设计计算公式可以较好地计算空心板桥横向预应力的设计值。     

钢筋混凝土空心桥墩应用及抗震性能研究综述

分析了中国6座大型铁路桥梁和26座大型公路桥梁中空心桥墩的设计情况,从墩高、壁厚比、薄壁宽厚比和剪跨比等方面对空心桥墩在中国的应用情况进行了评述.总结了新西兰、美国、欧洲、日本以及中国对空心桥墩抗震问题开展的试验研究和理论分析成果,指出了空心桥墩抗震研究存在的问题和进一步研究方向.分析结果表明:剪跨比大于10.0的高墩、壁厚比小于0.2或薄壁宽厚比大于10.0的薄壁墩在中国大型桥梁工程中获得了广泛应用;目前对空心桥墩抗震问题开展的研究集中于剪跨比在8.0以下的中低墩,对壁厚比小于0.2或薄壁宽厚比大于5.0的薄壁墩开展的研究非常少;合理的空心桥墩抗剪强度及抗震变形能力分析模型仍未建立;分析水下空心桥墩抗开裂措施,控制空心桥墩残余位移,采用新型结构和新材料提高空心桥墩抗震能力,应用现代试验技术研究空心桥墩抗震问题是未来重要的研究方向.     

多点激励下不同墩高对曲线桥地震响应分析

以某典型曲线桥为例,通过大型有限元分析软件建立精细模型,采用动力时程法对不同墩高模型的曲线桥进行分析研究,讨论在相同多点激励地震动输入下不同墩高的曲线桥的地震响应,探究不同墩高对曲线桥动力特性上的影响和多点激励下的影响,分析结果可为同类型桥梁提供抗震设计依据。     

论桥梁震害成因及抗震加固方法

桥梁是保证交通运输畅通的重要环节,部分桥梁位于地质地形较特殊的区域,一旦地震发生,桥梁结构将会出现比较大的损坏,给人员和财产造成重大影响。鉴于此,分析公路桥梁震害成因及破坏形式,并提出桥梁抗震加固方法,以尽可能避免或减轻地震灾害对桥梁造成的破坏。     

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。     

独柱墩T形刚构桥地震反应分析

针对目前城市桥梁通常采用的独柱墩连续梁桥的受力和结构设计存在的问题和缺陷,提出了2跨T形刚构桥梁结构形式,并对2种桥梁结构形式在构造和抗震性能方面的特点进行了对比.在构造方面,与连续粱桥相比,独柱墩T形刚构桥通过墩梁固结节省了支座,简化了伸缩缝的构造,增加了桥梁的横向稳定性,减小了横梁的受力.利用反应谱方法,推导了墩底固结等截面情况下T形刚构和连续粱桥简化模型的地震力和桥墩弯矩的解析表达式,并给出了不同周期范围内的2种体系地震反应的比较结果.采用桥梁的整体有限元模型,考虑桩土相互作用,对实桥进行了地震反应分析.研究结果表明,T形刚构采用墩梁固结能够显著降低地震力作用下桥墩和桩基的弯矩,提高了桥粱的抗震能力,简化了抗震构造.     

基于地震荷载的桥梁墩柱配筋设计及性能评价

分析了地震对桥梁结构的破坏特征,并以山西省台襄线胡李汾河大桥为例,结合ANSYS有限元数值模拟软件,对地震荷载作用下桥梁墩柱配筋以及承载性能进行评价。结果表明:地震荷载对桥墩造成的破坏形式主要包括弯曲破坏、剪切破坏、梁体垮落、支座损伤4种。纵向钢筋用于构建结构框架,能够提高正截面90%抗弯承载力,箍筋设置主要针对地震荷载作用用以提高斜截面抗剪性能,配箍率为0.441 8%,墩柱斜截面抗剪极限承载力是素混凝土的2.363倍。