大跨度桥梁强震动数字监测系统的研制

对桥梁进行强震动观测,实时监测桥梁结构的受震动情况,可以达到减轻地震灾害的最终目标.文中基于悬索桥的地震响应分析,探讨了特大桥梁强震动数字监测系统的方案,包括监测断面选择、系统主要技术指标、桥梁强震动预警系统、强震动观测数据处理和报告提交等.该系统可为震后的抗震救灾及各类建筑结构的抗震设计规范等提供准确、定量的地面加速度数据,从而为桥梁的地震灾害预防、工作状态诊断和病害处治提供有效途径.     

地震工程研究的新进展

对地震工程研究的一些新进展进行了评述,指出在北岭地震和阪神地震后地震工程研究进入了一个新阶段,主要特征是更着重于多学科交叉,在各种组织之间进行合作研究以及在减轻城市地震灾害中应用高技术的研究．在最近10年,强地震动研究,特别是强震观测有了新的成果;结构控制的理论和应用研究,特别是隔震技术的工程应用有了新的发展;土工抗震、生命线工程抗震成为新的研究热点;试验设备的扩充和网络化成为新的趋势。     

铁路桥梁的地震易损性分析

近年来我国发生的大地震,尤其是5·12汶川地震表明,铁路桥梁作为交通系统中的枢纽结构,在地震中极易受损.多跨连续钢筋混凝土桥是铁路桥梁中常见的结构形式.故采用国家强震动台网中心提供的汶川地震强震波和NGA强震数据库提供的地震波,以位移延性比为破坏指标,应用结构分析软件SAP2000,分别对多跨连续钢筋混凝土铁路桥进行非线性时程分析,并对其结果进行回归,得出以PGA(Peak Ground Acceleration)为自变量,结构超过某一特定损坏状态的概率为因变量的地震易损性曲线;最后分析了该类铁路桥在地震作用下的地震易损性.     

强震机理与预测方法的分析与探讨

强烈地震以其突发性和巨大的破坏性给社会经济发展、人类生存安全造成了严重危害,我国作为全球强震活动最频繁和地震灾害最严重的国家,所面临的防震减灾形势尤为严峻。通过地震预测和预测基础上的防御来减轻地震灾害,是防震减灾的最基本途径。近年来,对地震预测的研究受到了各国地质专家的广泛关注,也取得了许多重要突破。简要总结了我国在强震机理与预测方面所开展的基础研究及主要进展,分析了板内地震与板缘地震的差异,介绍了张国民研究员提出的中国大陆活动地块科学假说以及岳中琦博士提出的地震发震断陷沉积盆地缝洞高压天然气体沿低强度面致破裂岩体、再隆起地层反弹理论,并且从板块运动、块体运动与变形、深浅构造关系3个层次着手,研究强震孕育发生的物理模式和前兆机理,探讨强震孕育的深部环境及预测方法。尽管目前的研究及所取得的进展还是初步的,但其为探索强震成因机理、强震孕育发生的物理过程提供了许多科学启示,也为强震预测研究提供了重要的理论指导。     

规范反应谱长周期段的修正

将反应谱方法用于抗震设计有两个基本问题,合理的输入地震反应谱,以及反应谱如何组合.本文介绍合理输入的问题,对输入反应谱进行修正.与中小跨度桥梁结构不同,大跨度桥梁结构的第一阶主要自由振动周期都很长,而现有规范中反应谱适用周期比较短,长周期段存在很大问题.本文的研究目的是对现有规范反应谱的不合理性作详细说明并对进行修正.采用了强震记录准确的集集地震作为地震动输入,通过限制位移谱的方法对原有规范反应谱长周期不合理部分进行修正,使其满足长周期结构设计的要求.修正结果得到与理论相符的反应谱.将修正结果与多条强震记录的地震动进行对比,表明修正结果与强震记录是十分吻合的.     

港珠澳大桥的非线性地震响应分析

根据隔震连续桥梁的设计特点,利用2个正交的非线性水平弹簧单元来模拟铅芯橡胶支座的双向非线性特性,基于大型有限元软件,合理选取了强震记录作为地震输入,建立了加设隔震支座的港珠澳大桥有限元模型,并进行了强地震动作用下的地震响应分析。分析结果表明:采用减隔震支座后,桥梁结构通过延长自身的自振周期避开了地震的卓越周期;同时依靠减隔震支座的滞回耗能,有效地减少了输入到桥梁结构中的地震能量,降低了桥梁结构的地震响应,使大部分构件处于弹性工作阶段,从而达到保护主体结构的目的。     

强震作用下桥墩结构物理参数识别及荷载反演分析

强震后对桥梁墩柱的损伤识别是灾后桥梁加固维修的重要依据,也是健康检测的关键技术之一。根据地震在桥墩结构任意节点处的作用是时域相关的特性,运用全量补偿复合反演算法对桥墩结构物理参数进行识别,并结合"统计平均法"反演输入地震加速度时程。以某典型桥梁墩柱为工程背景,在输入汶川地震波下验证该算法的有效性和可靠性,并对有一定噪声作用下的抗干扰能力进行探讨;从而为强震地区桥梁结构损伤识别及健康检测提供有效的途径。     

从汶川地震震前现象认识其发震动力应具有的大尺度与深层次性

认为汶川地震发震动力具有大尺度与深层次性,并就汶川地震的震前地震活动性进行了分析研究;大小环圆的交切,全球尺度条带的交会,深部地震活动的加强这几项地震活动性图像是汶川地震震前现象的重要特征,这些特征图像在1976年的唐山地震前也有所显示;条带交会,环圆交会,带圆交会处质点运动各异,相互闭锁,质点运动不易解耦,形成应力集中,常常可成为强震发生的场所;深部闭锁活动的特色,在地表观测中易于失察,成为巨大地震更不易预察的一种原因。鉴于巨大地震灾害的严重性,今后在地震预测监测中应加强对大尺度与深层次信息的监测、收集与分析研究。     

曲率半径对城市曲线桥梁动力性能影响研究

地震是一种偶然荷载,具有一定的突发性与毁灭性。近年来地震灾害造成桥梁工程的严重破坏,导致震区交通路线的中断,救灾工作开展非常困难,次生灾害加重,从而造成巨大的人员伤亡和经济损失。城市立交桥的地震破坏引起的次生灾害更为严重。桥梁的动力特性是分析结构地震反应的重要基础数据。本文以某城市立交曲线桥梁为背景,重点研究了不同曲率半径对桥梁结构动力特性的影响,为今后该类桥梁设计选型提供参考依据。     

小湾水电站区域稳定性评价

小湾水电站工程是西部大开发中西电东送的关键工程.区域稳定是大型水电工程的重要研究课题之一.本文从工程区外围区域条件和本底地震资料入手,分析强震和活动性断层对工程区的影响,从而确定工程区的地震基本烈度和地震动参数,为高拱坝设计提供依据.     

考虑非线性影响的下承式钢拱桥地震响应

 为研究下承式钢拱桥的非线性地震响应和损伤机理,结合徐州京杭运河大桥工程,采用考虑非线性的计算方法,分析了下承式钢拱桥在强震作用下的地震响应和损伤情况。结果表明,下承式钢拱桥具有良好的抗震性能,在强震作用下损伤程度不明显;在考虑几何非线性与材料非线性条件下,拱顶面外弯矩显著增大;考虑非线性对结构横向振动与竖向振动位移响应的影响基本一致;下承式钢拱桥在拱脚、风撑端部及拱肋容易发生损伤;风撑作为连接构件是横向地震作用下的薄弱环节,在地震高烈度地区设计该类桥梁时,对上述薄弱环节应予以重视。     

高烈度地震区高墩大跨连续刚构桥的设计关键技术及创新

随着云南高速铁路建设的快速发展,跨越高山大河的高墩大跨桥梁逐渐增多,为解决高烈度地震区高墩大跨连续刚构桥设计存在的问题,本文以丽香铁路万拉木双线大桥为背景,详细介绍了桥梁方案的选择、主梁的设计和墩梁结合部构造。针对桥墩受到的巨大地震力,结合连续刚构桥的受力特点,对刚构墩的塑性铰区域进行了优化设计,不但可以有效抵抗地震作用,而且能够达到震后及时发现和修复损伤的目的,为震后救灾保障人民的生命和财产安全提供有力保障。 最后,通过高烈度地震区高墩大跨连续刚构桥的设计,总结了一些关键技术,为以后类似桥梁的设计提供参考。     

基于健康观测的大跨度悬索桥结构评估

结合宜昌长江公路大桥的健康监控,探讨了悬索桥结构健康监控中的主要内容及实施方法.介绍了几种常见的桥梁结构评估方法,并对宜昌长江公路大桥进行结构评估,为同类桥型的健康监测及结构评估提供有益参考.     

中小型桥梁广域健康监测系统的研究

我国是桥梁大国,由于结构老化、运营管理以及建设质量等问题,近年来全国各地相继出现桥梁垮塌事故,造成了严重的人员伤亡和巨大的财产损失。为了保证既有桥梁的安全运营和尽可能延长其安全使用年限,对既有桥梁进行实时健康监测是非常必要的。由于桥梁健康监测系统投资、运营费用巨大和监测技术的不成熟,除少数特大型桥梁安装了监测系统9,9%以上的大、中、小跨径的桥梁都处于监测系统覆盖的盲区。文章主要探讨中小型桥梁健康监测系统的现状及近年来的进展,提出了一种基于智能传感器的中小型桥梁广域健康监测系统结构。     

行波效应对弱对称双塔斜拉桥地震响应的影响

文中推导了大跨度桥梁考虑行波效应影响的分析模型以及求解方法,介绍了大型有限元程序中实现行波效应的方法：大质量法与相对位移运动法。以某一实际公路大跨度斜拉桥为工程实例,分析了在不同波速及不同地震波输入方向的行波效应对斜拉桥主塔地震响应的影响。结果表明,当斜拉桥纵向对称性不强时,不同地震波输入方向的行波效应产生的桥梁结构响应并不相同。当进行纵向非对称桥梁行波效应分析时,应考虑不同地震波输入方向对桥梁结构响应的影响。     

地震动速度脉冲对大跨斜拉桥减震控制的影响

地震动的速度脉冲特性是加重工程结构在地震中的破坏程度的重要因素,速度脉冲已成为近断层地震动的重要工程特性之一.以一座大跨飘浮体系斜拉桥为例,选择了4组具有速度脉冲特性的实际地震动加速度记录及人工模拟的具有相同加速度反应谱而无速度脉冲的地震动时程分别作为地震动输入,利用三维有限元方法计算了地震动的速度脉冲对斜拉桥地震反应和减震控制反应,分析了地震动速度脉冲对斜拉桥地震反应和减震控制效果的影响特征.总体上看,斜拉桥在速度脉冲型地震动作用下的地震反应大部分要大于无速度脉冲型地震动的,近断层地震动的速度脉冲对斜拉桥无控制、半主动控制和被动控制地震反应均具有一定的不利影响,且地震动的速度脉冲对半主动控制和被动控制减震效果的影响趋势大体相同.     

高速铁路桥梁圆端形墩地震反应数值分析

以高速铁路简支桥梁圆端型实体墩为工程背景,建立了2种有限元模型计算桥墩的弹塑性地震反应,一种是包括桥墩的杆系单元全桥体系模型,可以考虑列车荷载的影响;另一种是单墩实体模型,用以分析桥墩的地震响应;基于2种有限元模型和弯矩-曲率关系程序,分别计算了不同车速、墩高、地震作用组合和有车/无车等工况下桥墩的弹塑性地震响应.计算结果表明,随着地震强度的增加,桥墩的地震响应呈上升趋势,车速、墩高的增加对桥墩地震响应的影响不呈线性增长关系,地震频谱特性对桥墩地震反应影响较大;罕遇地震作用下墩底进入弹塑性状态,给出了适合低配筋率桥墩塑性铰区箍筋加密长度简化计算公式.     

V形墩连续刚构桥静动力行为及地震响应分析

以新洋港V墩连续刚构桥为工程背景,采用结构分析软件Midas／civil2010建立空间有限元模型,进行施工全过程仿真分析,计算主桥各个施工阶段和运营阶段不利荷载组合下的内力、应力和变形情况;同时,进行动力特性分析,并分别用反应谱法和一致时程激励法计算主桥在El地震作用下的内力和位移响应．计算表明,施工及运营阶段主桥受力合理,满足规范要求;地震作用下的位移响应较小,考虑竖向地震作用对V墩轴力和主跨跨中内力影响较大,计算结果可为抗震设计提供依据．     

斜拉桥在地震作用下的反应分析

文章描述了现场观察到的某斜拉桥的破坏情况,并通过一个详细的非线性模型的模拟说明了该地区地震中附近的地面运动记录并没有很好地反映该桥的破坏原因。由于桥位置处没有仪器测量,所以根据附近强运动数据加上地震脉冲在桥位置处产生了一个虚构的记录,对于该桥运用虚构记录进行模型模拟。结果表明,在模拟状态下桥的结构变形与实际观察到的破坏情况很符合。     

视频数据挖掘的非接触式桥梁振动监测

为克服传统桥梁监测技术施工难、成本高和观测点少等不足,利用视觉技术实现了非接触式桥梁振动状态监测。该方法包含视频数据采集、视频数据分析与结果可视化等3个环节。其中,视频数据分析环节又包含3个步骤:首先,对视频中的稳定像素点进行定位;然后,根据视频中稳定像素点的数值变化,由视频数据挖掘方法建立视频热噪声模型;最后,由视频热噪声模型计算出视频中桥梁各局部位置上的振动频率。实验结果表明,该方法可有效侦测到桥梁可见结构部件上出现的人眼不易察觉的微弱振动,并对桥梁不同局部位置上出现的振动频率进行同步定量测算,从而提供了一种便捷高效、成本合理、通用性好的桥梁结构健康监测新途径。