近场地震作用下高速铁路简支梁桥的碰撞行为

近场地面运动有显著的改变结构响应的特点,使结构产生较大的内力和位移,高速铁路简支梁桥与普通铁路简支梁一样存在着梁缝,在近场地震作用下由于相邻两跨梁之间或是梁与桥台之间运动的不协调导致发生碰撞,这种碰撞现象可能会造成梁体的脱落.本文研究了碰撞现象对桥梁结构产生的不利影响,认为对固定铰支座的影响很大,在支座设计时应该给予重视.     

基于IDA方法的连续梁桥地震易损性分析

连续梁桥因跨越能力强、行车舒适性好以及施工方法成熟等优点被广泛采用,因此,保障连续梁桥在地震作用下的安全性,研究连续梁桥抗震性能具有重要意义。使用Midas civil软件建立典型三跨连续梁桥模型,采用增量动力分析(incremental dynamic analysis, IDA)方法对桥梁结构进行地震易损性分析,得到桥梁结构构件地震易损性曲线,从而对桥梁结构抗震性能进行研究。研究结果表明：地震作用下,使用盆式固定支座的桥墩损伤概率始终大于使用活动支座的桥墩,盆式固定支座的破坏概率也大于活动支座;隔震桥墩损伤概率与墩高密切相关,墩高越高,墩顶位移越大,桥墩损伤概率也越大;与非隔震桥墩相比,隔震桥墩损伤概率明显降低,隔震效果明显;与非隔震活动支座相比,由于采用隔震支座后,桥梁结构刚度下降,隔震支座破坏概率反而更高;但相比于非隔震固定支座,隔震支座破坏概率改善明显,总体结果符合桥梁抗震设计思路。     

板式橡胶支座桥梁纵桥向墩梁相对位移碰撞效应分析

针对典型的板式橡胶支座连续梁桥,考虑强震作用下板式橡胶支座的滑动效应、工程场地类别及地震动特性的影响,研究了相邻桥联间的碰撞效应对纵桥向墩梁相对位移峰值的影响规律。结果表明:随着相邻联周期比的增加,伸缩缝处碰撞次数与最大碰撞力均逐渐减小;墩梁相对位移峰值受地震波特性影响较大,相邻联之间的碰撞未必加剧落梁危险性;长周期联墩梁相对位移峰值受碰撞效应影响较短周期联大。     

连续梁桥的减隔震设计

在对桥梁减隔震原理进行分析的基础上,依据连续梁桥在地震作用时受力的特点,对连续桥梁的固定支座进行了减隔震设计,将原来的固定支座改为相对固定.对该桥在地震荷载作用下的抗震性能分析表明,采取减隔震措施后,固定墩的受力情况得到明显改善,主梁的纵向位移以及梁、墩的相对位移虽有所增大,但即使在8°的地震荷载作用下,位移幅度仍在支座允许的位移范围内.     

考虑碰撞效应的斜交桥抗震性能分析

受地形条件的限制,在公路桥梁或城市桥梁设计中经常采用斜交形式的梁桥。由于主梁轴线与支承边存在斜交角,使得其会发生一定面内旋转,当考虑横桥向碰撞效应时,斜交桥的抗震性能变得比直线梁桥要更加复杂。论文采用非线性时程分析方法对具有不同斜交角的连续梁桥进行分析,探讨了结构地震响应随交角变化关系。结果表明:不考虑碰撞效应会明显低估连续梁桥抗震性能,在斜交连续梁桥设计时应考虑碰撞效应的影响;斜交角的大小会显著影响桥梁结构地震响应,但不与斜交角成线性关系。     

考虑动水压力的拉索减震支座深水桥梁地震响应分析

以某跨海连续梁桥为例,研究动水压力对拉索减震支座减隔震体系下深水桥梁地震响应的影响,分析拉索减震支座在深水区连续梁桥中的适用性。首先建立考虑动水压力下的深水桥梁地震响应分析方法,然后针对拉索减震支座减隔震体系对该桥进行动力响应分析,并与摩擦摆减隔震体系进行对比。结果表明:动水压力增大了深水桥梁的地震内力和位移响应;拉索减震支座减隔震体系下,动水压力对地震响应的影响程度明显小于摩擦摆减隔震体系,体现了拉索减震支座在深水桥梁抗震设计中的优越性。     

新型抗震挡的减震作用

针对当前抗震挡多为刚性,在地震作用下,易与上部结构发生碰撞而产生脆性破坏这一情况,提出一种具有耗能减震作用的柔性抗震挡,并建立了碰撞模型,探讨了碰撞力与碰撞刚度和阻尼比之间的关系.同时,选取一座双层三跨连续梁桥进行有限元计算研究.结果表明:随着碰撞刚度的不断增大,碰撞力也随之增大,墩梁相对位移相应减小,但通过设置合理的碰撞刚度、初始间隙等参数,新型抗震挡就可以取得良好的减隔震效果.     

山区公路桥梁高性能板式减震橡胶支座振动台试验

为探究高性能板式减震橡胶支座对山区常见不等墩高中小跨径连续梁桥的隔震效果,对一座采用该类隔震支座隔震的、桥墩刚度不等的两跨连续梁桥简化模型进行了纵桥向振动台试验.采用多烈度多设防水准的人工波、Northridge地震波作为激励,分析各类地震下隔震模型的支座变形表现及结构关键位置响应的变化规律.试验结果表明该类支座的隔震效果可使主梁加速度相比台面减少达58%,且其翘曲滚动变形足以适应结构在9度E2地震作用下的墩梁相对位移,震后还可回复,无残余位移,可以用于此类山区公路桥的隔震.     

高速铁路连续梁桥地震碰撞效应研究

以新建高速铁路客运专线三跨连续梁为研究对象,建立典型桥跨结构的空间动力分析模型。选取3条地震波,采用非线性动力时程分析方法,详细研究了考虑碰撞效应时连续梁桥的地震响应特性。结果表明:随着间隙单元初始间隙的减小,相邻梁发生碰撞的次数增加,碰撞力峰值也逐渐变大;当峰值加速度较低时,碰撞效应对连续梁固定墩的位移及内力响应的影响较小,但采用较大的峰值加速度时,碰撞效应对连续梁固定墩的位移及内力响应的影响比较显著。     

双曲面球型减隔震支座的竖向位移分析

介绍了双曲面球型减隔震支座的构造特点和工作机理,表明其能够满足减隔震支座的三个基本要求,并具有结构简单、抗震性能稳定可靠的优点.分析了在地震作用下该支座产生竖向位移的原因和影响因素,并通过试验验证了理论分析的结果.通过对一个2跨连续梁桥算例的非线性时程反应分析,表明此竖向位移对梁体的响应不会有很严重的影响,该支座完全可以满足连续梁桥的减隔震要求.     

基于SHDR支座的异形斜交梁桥减隔震分析

随着城市桥梁的发展,城市立交匝道上异形斜交梁大量增加,由此引起高烈度地区异形斜交连续梁桥减隔震问题日益突出.本文以甘肃(天水)国际陆港城陆港大道第一联(30+28.5)m异形斜交连续梁桥为实际工程背景,采用有限元分析软件Midas Civil—2019建立桥梁空间三维抗震模型,采用反应谱及非线性时程分析方法,对普通橡胶支座和SHDR支座的地震反应的影响分别进行分析,研究在纵向及横向地震作用下1#固定墩和2#活动墩墩顶左右支座位移及内力的变化规律.结果表明:SHDR支座对该异形斜交连续梁具有很好的减隔震作用,采用SHDR支座能增加桥梁结构前三阶振型的自振周期,避开地震动卓越周期;与普通支座相比,采用SHDR支座后,活动墩分担了较大的地震力,固定墩墩底弯矩和墩顶位移反应显著减小,使结构处于弹性受力状态,以满足抗震设防目标.     

考虑碰撞和支座影响的桥梁近场竖向地震响应分析

为了精确计算带支座桥梁的近场竖向地震响应,研究了桥梁支座和竖向碰撞现象对桥梁地震响应的影响。建立了针对双跨连续梁桥的梁-弹簧-杆连续体模型,运用瞬态波特征函数展开法和组合体瞬态内力法求解了桥梁结构中地震响应和碰撞响应耦合的理论解。计算结果表明,该文方法能计算多次碰撞后桥梁结构复杂的内力响应。在近场竖向地震和多次碰撞作用下,桥梁跨中正弯矩、支座处负弯矩和桥墩底部应力高频高幅值振荡可能超过其承载能力。竖向地震提前于水平地震激励的时间越长,由单独的竖向地震引起桥梁破坏的可能性就越大。     

可液化河谷场地不同形式梁式桥的地震反应

场地液化对河谷场地中不同结构体系、不同基础形式的梁式桥的地震反应可能具有不同程度的影响.针对该问题,以典型可液化河谷场地三跨梁式桥为背景,建立了二维场地-桥梁结构一体化有限元模型,包括群桩基础简支梁桥、群桩基础连续梁桥和桩柱式基础简支梁桥3种桥型,并进行非线性地震反应分析.从场地和桥梁震后变形、桩基础变形分布、桥墩漂移率、滑动支座位移和桥台伸缩缝位移等方面,探究不同形式梁桥的地震反应规律,重点揭示场地液化对不同形式梁式桥地震反应的影响规律.结果表明:场地液化会显著增大群桩基础简支梁桥的落梁风险,群桩基础连续梁桥受场地液化的影响次之,桥台处的落梁、台梁碰撞风险也较大,而桩柱式基础简支梁桥受场地液化的影响较小.     

桥梁多次重撞击动力学响应的瞬态波效应法

为精确计算地震过程中桥梁的瞬态波响应,研究了多次重撞击现象对桥梁地震响应和安全性能的影响。针对剧烈竖向地震作用下梁可能偏离支座的双跨单墩连续梁桥,采用Ber-noulli-Euler梁模型描述上部结构和St.VENANT杆理论模拟桥墩结构。将竖向地震动以正弦激励形式的人工地震激励代替,应用瞬态波传播理论研究地震过程中上部结构和桥墩之间的多次重撞击现象。提出了计算桥梁多次重撞击瞬态动力学响应的瞬态波效应法。该方法避免了求解耦合重撞击力的强非线性方程,能够较精确地计算多次重撞击过程和分离过程中的瞬态波响应,准确描述结构中的撞击波传播现象。研究结果表明:重撞击力数值巨大;随着桥墩弹性模量的增大,最大重撞击力逐渐增大,而最大墩顶位移逐渐减小;竖向地震动引起的多次重撞击对桥梁的地震响应有较大影响,应当在连续梁桥的抗震设计中予以考虑。     

多跨预应力连续梁桥摩擦摆隔震支座研究

以福州市闽侯县某多跨预应力连续梁桥为工程背景,建立空间动力模型,采用非线性时程分析法并自定义隔震率分析采用摩擦摆支座不同布置形式的隔震效果,研究了支座参数、桥墩高度等因素对桥梁隔震效果的影响,得出多跨预应力连续梁桥隔震设计参数的选取原则,可为同类型桥梁的隔震措施设计提供参考.     

连续梁桥纵桥向防落梁装置结构模式对比研究

目前国内所采用的防落梁装置一般是作为构造措施,没有经过计算和设计,在地震作用下很难起到真正的防落梁效果.对于防落梁装置的结构模式,日本经常采用直接连接梁体的连梁装置,而美国则采用墩梁连接的限位装置.通过非线性时程方法对连续梁桥防落梁装置的两种结构模式进行了对比研究,分析了两联连续梁桥不同周期比和碰撞对连续梁桥防落梁装置结构模式的影响,结果表明:连续梁桥应采用墩梁连接的限位装置模式来设计防落梁装置.     

混凝土梁桥地震倒塌失效机制

倒塌失效是混凝土梁桥地震破坏的一个重要极限状态,揭示其机制对于提高结构的抗倒塌性能具有重要的现实意义和工程实用价值。对3种混凝土梁桥的非线性地震响应及倒塌破坏过程进行了数值模拟,从结构体系转化、桥墩受力及梁-墩碰撞作用等方面揭示了3种类型桥梁的地震损伤演化规律及连续倒塌机制。研究表明:梁-墩相对位移过大是造成落梁的前提条件,而落梁时梁-墩撞击作用进一步推动加剧了桥墩破坏和整体倒塌过程。连续梁桥的地震倒塌失效是一个整体连续的过程,简支-连续梁桥和简支梁桥的倒塌失效是一个局部连续过程。简支梁桥地震倒塌过程中桥墩受到的碰撞力在3种混凝土梁桥中最大。     

长联多跨连续梁桥非线性地震响应分析

连续梁桥以其结构刚度大、变形小、整体性能好等优点,在我国的城市和公路桥梁中分布极为广泛.橡胶支座隔震技术作为一种成熟的结构被动控制技术,已广泛应用于连续梁桥抗震设计中.长联多跨连续梁桥由于其跨数多、单联长度长,地震响应较一般连续梁桥明显,且其所需支座数量众多,选取抗震性能好且价格适中的橡胶支座是该桥型设计的重要工作之一.以漳河特大桥第二联为工程背景,采用普通板式橡胶支座代替原设计的HDR系列高阻尼隔震橡胶支座,利用有限元软件Midas/Civil开展了桥梁非线性地震时程分析.结果表明,桥梁墩高的变化会引起全桥刚度分布不均衡,造成地震惯性力在纵桥向分配不均,桥墩越矮所受地震惯性力越大;桥梁刚度对横桥向地震惯性力的分配影响不大;采用普通板式橡胶支座的长联多跨连续梁桥抗震性能可以满足规范要求.     

抗剪栓钉对隔震桥梁地震响应的影响

目的研究抗剪栓钉对城市轨道交通隔震桥梁纵向地震响应的影响,分析考虑栓钉的摩擦摆支座组合刚度.方法以某在建城市轨道交通矮墩连续梁桥为研究对象,基于非线性时程分析方法,对比了不同工况下桥梁结构关键部位的地震响应,并分析了不同栓钉抗力对桥梁地震响应的影响.结果曲线、制动墩墩底纵向弯矩时程曲线及梁端纵向最大位移有较大影响;当栓钉剪断时,栓钉抗力对制动墩支座纵向最大位移几乎没有影响,制动墩墩顶纵向最大位移、制动墩墩底纵向最大弯矩随着栓钉抗力的增大而增大,抗剪栓钉的极限抗剪能力宜控制在竖向荷载的6%以内.结论对于城市轨道交通矮墩连续梁桥,进行摩擦摆支座减隔震设计时,要充分考虑抗剪栓钉抗力的影响.     

LRB体系连续梁桥的隔震性能分析

结合世界上首座采用铅芯橡胶隔震支座的双层交通双层桥面隔震的连续梁桥———广东东莞东江大桥双层墩隔震引桥,采用有限元和自编程序,研究了铅芯橡胶支座(LRB)体系连续梁桥的隔震性能.结果表明:LRB体系连续梁桥的固有特性决定了其具有非常好的行车舒适度;桩-土共同作用时,梁桥仍然具有非常良好的隔震性能;在制动力、风荷载和温度作用下完全能够满足正常使用的要求;必须对其进行地震作用下的碰撞分析;墩较高、大震位移较大时,需验算其动力稳定性.