简支梁桥地震落梁失效控制模式研究

对地震作用下桥梁的落梁失效进行有效的控制,是桥梁抗震工程中的关键问题之一。考虑支座非线性、桥墩弹塑性和碰撞效应的影响,建立了5跨简支梁桥的有限元模型。采用非线性时程方法计算了多跨简支梁桥在墩-梁连接和梁-梁连接2种落梁失效控制模式下的纵向地震反应,并和无落梁失效控制时的桥梁反应进行了比较,分析了两类防落梁模式的控制机制和控制效果。研究了简支梁桥邻跨刚度比、防落梁连接刚度和初始间隙等参数对落梁失效控制效果的影响规律,进一步提出了有效的防落梁模式建议。研究表明:梁-墩连接控制模式可以有效地减小简支梁桥的位移反应,控制落梁失效,但会引起桥墩内力的增大,控制效果受到邻跨刚度比和控制系统参数的影响,梁-梁连接控制模式不能有效地控制落梁失效。     

公路桥梁铅销橡胶支座的标准化

为了解决铅销橡胶支座要根据桥梁的结构动力特性和桥位处场地土类型进行个例设计和制造的问题 ,结合中国新公路工程抗震设计规范的制定工作 ,在已完成交通部科研项目“公路桥梁减震装置及设计方法研究”的基础上 ,依据中华人民共和国交通行业标准 JT/T4- 93《公路桥梁板式橡胶支座》中列出的支座 ,配置铅销 ,计算出相应的等价刚度 KB 和等价阻尼系数 h B,并通过近 30座跨径 2 0～ 5 0 m梁式公路桥的恒载支座反力和固有周期的计算统计分析 ,确定了在 、 类场地土地基条件下铅销橡胶支座的标准规格 ,可供新建或旧桥改造采用减震设计时选择铅销橡胶支座使用。     

板式无砟轨道系统对不同抗震体系铁路桥梁纵向地震响应的影响

以某高速铁路大跨度连续梁桥及32 m简支梁桥为研究对象,针对CRTSⅡ型板式无砟轨道体系的结构特点,建立考虑轨道体系纵向约束及摩擦效应的线桥一体化计算模型,对2种不同的抗震体系(延性抗震体系及减隔震体系)进行非线性地震响应分析。研究结果表明:在剪力齿槽弹性工作状态下,轨道体系纵向刚度约束效应对桥梁下部结构地震反应的影响显著,但摩擦效应影响较小,可忽略。桥梁采用的抗震体系不同,在地震作用下轨道系统及剪力齿槽的受力及分布规律也不同。建议强震作用下板式无砟轨道体系的受力分析应合理考虑桥梁不同抗震体系的受力特征。最邻近连续梁的一跨简支梁的剪力齿槽水平剪力远大于其他跨简支梁的剪力,建议该跨的剪力齿槽应加强设计,以避免在地震作用下由于该处剪力齿槽的受力失效导致其他各剪力齿槽的连锁破坏。     

YZ_(22)型车辆与铁路T型简支梁桥的风荷载研究

采用数值模拟技术 ,分别计算了横风中不同来流攻角下 YZ2 2型车辆单体、铁路 1 6m预应力 T形简支梁桥单体、YZ2 2 型车辆和铁路 1 6m预应力 T型简支梁桥组合体的阻力系数和升力系数 .研究表明 ,当 YZ2 2 型车辆通过铁路 1 6m T形简支梁桥时 ,YZ2 2 型车辆和 T形简支梁桥所受风荷载均比各自单独存在时明显增大 ,认为在桥梁设计时 ,应考虑车辆过桥对桥梁风荷载的影响 .     

YZ22型车辆与铁路T型简支梁桥的风荷载研究

采用数值模拟技术,分别计算了横风中不同来流攻角下YZ22型车辆单体、铁路16m预应力T形简支梁桥单体、YZ22型车辆和铁路16m预应力T型简支梁桥组合体的阻力系数和升力系数。研究表明,当YZ22型车辆通过铁路16mT形简支梁桥时,YZ22型车辆和T形简支梁桥所受风荷载均比各自单独存在时明显增大,认为在桥梁设计时,应考虑车辆过桥对桥梁风荷载的影响。     

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.     

高烈度震区高速铁路简支梁抗震体系研究

目的研究高烈度震区简支梁采用抗震体系对桥梁安全性和经济性的影响,为高烈度震区简支梁抗震设计提供依据.方法以雅万高铁32 m简支梁为例,采用非线性时程分析方法,对比采用延性抗震体系简支梁桥以及采用减隔震体系简支梁桥在抗震性能上的差异.并对两种方案工程造价上的差异进行对比分析.结果采用延性抗震体系的简支梁桥,虽然支座造价略便宜,但桩基长度和配筋均大于减隔震体系的简支梁桥,减隔震体系在造价上更优;同时,采用减隔震体系桥梁在罕遇地震下仅支座锚栓发生剪断,桥梁整体保持弹性,相比抗震性能更优.结论综合造价及抗震性能,推荐高烈度震区高速铁路简支梁桥优先采用减隔震体系.     

桥梁结构抗震设计中截面刚度的取值分析

目前我国桥梁抗震设计规范对钢筋混凝土桥墩的截面弹性刚度取值没有统一的规定 ,一般取毛截面刚度来作为截面的弹性刚度 ,这与合理的取值之间有较大的差异 .在结合国外最新研究成果的基础上 ,对桥梁结构基于强度抗震设计中采用毛截面刚度所引起的误差进行了分析 ,并建议了一种基于截面弹性刚度合理取值的强度抗震设计方法 .     

地震作用下简支梁桥梁间碰撞的反应性能

现行<铁路桥涵技术规范>和<铁路工程抗震设计规范>均没有考虑地震作用下简支梁桥发生的碰撞问题,通过对一座两跨16 m简支梁桥的分析可以知道,在简支梁桥一般所采用的梁间距下,有可能发生梁间的碰撞作用,碰撞作用会改变原有桥梁的受力形式,加大了其破坏程度.针对梁间距、地震波、地基土的变形等影响梁碰撞的不同因素做了分析讨论.结果表明梁间距较小时产生的碰撞响应也较小,足够大的梁间距使相邻梁不发生碰撞作用,输入不同地震波,考虑地基的转动变形都会对碰撞产生不同的影响.     

系梁设置对高墩大跨弯连续刚构桥动力特性及地震响应的影响

为了研究结构参数对弯连续刚构桥动力性质的影响,以一高墩弯连续刚构桥为工程背景,基于ANSYS有限元程序,考虑桩土与结构的相互作用,建立了有限元空间分析模型,分析了系梁的道数、系梁的刚度、系梁的位置等3个因素24个不同计算工况对结构自振特性的影响,通过线弹性时程法讨论了在不同参数设置下桥梁结构的地震响应规律.计算结果表明,系梁道数及其刚度明显改变了结构的振型序列,对结构顺桥向地震响应的影响较大,而在其它条件一定时,改变系梁的位置对桥梁结构的自振特性及地震响应影响不大.从动力学上讲,应尽量减小系梁的道数及其刚度.研究结论可为桥梁初步设计提供依据,也可供同类桥梁抗震概念设计参考.     

系梁对双肢薄壁墩连续刚构桥稳定性的影响

介绍了全桥稳定性分析的基本原理,分析了高墩连续刚构桥在施工最大双悬臂和成桥运营状态下的一阶失稳模态,最后就系梁设置的数量、位置和刚度等参数对全桥一阶弹性稳定系数的影响作了详细探讨。研究结论表明100m左右的高墩设置1道系梁是较为合理的;系梁应尽量设置在墩柱的中间位置;系梁刚度不宜过大,系梁相对墩柱单肢的刚度比设置在10%~30%是较优的方案。     

墩间横系梁对连续刚构桥刚度影响分析

归纳了桥梁刚度的衡量指标,挠度、周期、稳定系数和抗推刚度,分析了各指标的适用前提。以一实际连续刚构桥为例,建立了五个不同的计算模型,对不同的横系梁设置方案对刚度的影响做了分析。计算表明,横系梁的设置对主梁静力刚度几乎无影响,对结构一阶周期影响明显;高墩连续刚构的稳定取决于墩的刚度,随着横系梁的增加,稳定系数也逐步提高,同时墩的抗推刚度也增大,这和连续刚构需要较小的抗推刚度矛盾,在设计时应考虑合理的横系梁设置。     

简支梁桥上嵌入式轨道无缝线路优化分析

为分析有轨电车嵌入式轨道桥上无缝线路梁轨相互作用机理并获得最优参数组合,根据梁轨相互作用原理,建立了多跨简支梁桥上嵌入式轨道桥上无缝线路力学分析模型,采用正交试验方法研究钢轨类型、高分子材料纵向阻力、桥墩纵向刚度、桥台纵向刚度和桥梁跨数这5种因素对嵌入式轨道桥上无缝线路力学特性的影响.研究结果表明:采用小阻力高分子材料可明显减小钢轨附加作用力,但轨板相对位移和断缝值有较大增长;当高分子材料纵向阻力约为5.0×10~6 N/m时,轨板相对位移达到限值,高分子材料产生拉裂破坏;最佳简支梁桥上有轨电车嵌入式轨道无缝线路设计方案为钢轨类型60R2槽型轨、高分子材料纵向阻力2.0×10~7 N/m、桥墩纵向刚度3.0×10~7 N/m、桥台纵向刚度2.0×10~8 N/m,桥梁跨数根据实际工程而定.     

基于车桥耦合振动的铁路简支梁桥动力分析

以32 m简支梁桥为例,使用有限元软件SIMPACK和ANSYS分别建立CHR动车模型和32 m简支梁桥模型,进行两款软件的联合仿真,研究列车的通过速度和简支梁桥的刚度对桥梁动力响应的影响。研究结果表明:列车通过速度对桥梁跨中的竖向位移及竖向加速度影响比较大,跨中的竖向位移和竖向加速度均随列车通过速度的增大而增大,列车通过速度对桥梁跨中的横向位移和横向加速度影响较小;桥梁刚度对跨中的竖向位移、竖向加速度、横向位移和横向加速度的影响比较小,工程中在现有基础上增大桥梁刚度对提高桥梁结构的稳定性意义不大;该计算方法可用于车桥耦合振动分析,计算结果可为高速铁路桥梁建设提供依据。     

预应力钢桁架加固简支梁桥方案研究

为了验证预应力钢桁架加固桥梁这种全新加固方法的可行性,先通过力学公式对加固原理解释推导,并用有限元分析软件Ansys建模进行计算验证;再以一8m长的简支梁桥为例进行分析,设置一系列均布荷载和集中荷载梯度值,通过对比预应力钢桁架加固前后梁内的弯矩和最大挠度值的变化情况,探究其加固效果.分析结果表明,通过合理地布置预应力钢桁架对简支梁桥进行加固,能有效地改善简支梁梁内的弯矩受力,减少梁的最大挠度值.     

高墩刚构桥系梁抗震分析

为研究系梁对高墩刚构桥抗震性能的影响,以系梁设置位置、系梁与桥墩截面刚度比以及系梁模拟方式为基本参数,通过分析结构动力特性及地震响应的变化,研究系梁对结构抗震性能的影响。研究结果表明：设置系梁后,桥梁的横桥向抗震性能降低,桥墩和系梁均成为抗震设计的薄弱环节;从提高结构整体抗震性能的角度出发,在墩中设置系梁效果最优,其中系梁与桥墩截面刚度比取0.5效果最优;系梁端部出现塑性铰后,对结构抗震性能的影响很小,可预先将系梁设计为与墩身铰接,以兼顾静力性能、动力性能和稳定性要求。     

高墩刚构桥系梁抗震分析

为研究系梁对高墩刚构桥抗震性能的影响,以系梁设置位置、系梁与桥墩截面刚度比以及系梁模拟方式为基本参数,通过分析结构动力特性及地震响应的变化,研究系梁对结构抗震性能的影响。研究结果表明：设置系梁后,桥梁的横桥向抗震性能降低,桥墩和系梁均成为抗震设计的薄弱环节;从提高结构整体抗震性能的角度出发,在墩中设置系梁效果最优,其中系梁与桥墩截面刚度比取0.5效果最优;系梁端部出现塑性铰后,对结构抗震性能的影响很小,可预先将系梁设计为与墩身铰接,以兼顾静力性能、动力性能和稳定性要求。     

独柱空心薄壁墩剪切变形对抗震性能的影响研究

西部地区地质构造复杂、地震多发、山区坡面陡峻处的公路简支梁桥下部结构多采用抗震能力好的独柱空心薄壁墩。通过对独柱空心薄壁墩采用Euler-Bernoulli梁理论和Timoshenko梁理论研究,运用有限元分析方法进行结构的静力和动力分析,对比研究剪切变形对墩柱抗震性能的影响,提出了高烈度地区简支体系桥梁独柱空心薄壁墩剪切变形对抗震性能的影响因素及计算方法。该方法计算精度高、速度快,对高烈度地区公路桥梁抗震性能研究具有很好的借鉴价值。     

不同场地条件下连续梁桥锁死销减震应用研究

介绍了利用地震动加速度激活的锁死销装置,其核心思想是通过在墩梁间设置锁死销,实现地震时限制滑动墩和梁体的相对位移,利用滑动墩的抗震潜能协同固定墩共同承受地震水平力,提高桥梁抗震性能的目的.结合工程实例,研究了不同场地条件下锁死销的减震效果,同时分析了不同场地条件对锁死销合理参数选取及墩高适用性的影响.研究结果表明:设置锁死销结构的连续梁桥可以有效地减小固定墩和梁体的纵向地震响应,明显提高连续梁桥的整体抗震性能;锁死销参数取值范围受场地条件影响较为明显;利用锁死销进行减震设计,对于Ⅱ类、Ⅲ类和Ⅳ类场地具有很好的适应性,但对于I类场地,常规设计的连续梁桥减震效果不明显,中等高度或高墩桥梁减震效果较好.     

蜂窝梁弯扭屈曲分析及整体稳定性的计算方法

蜂窝梁是在工字钢或H型钢腹板上按一定的线形进行切割后变换位置重新焊接组合形成的新型钢梁,具有节省材料、便于铺设管道、平面内刚度增大、承载能力高等优点.由于蜂窝梁腹板开孔,与相同截面的实腹梁相比抗侧刚度被削弱,整体稳定性降低.文中以实腹梁临界弯矩计算公式为基础,考虑蜂窝梁的抗侧刚度、翘曲刚度和扭转刚度,给出蜂窝梁弯扭屈曲临界弯矩计算公式,采用ANSYS对纯弯状态下的蜂窝梁进行了弯扭屈曲分析,以蜂窝梁的孔高比和距高比为变量,给出了不同情况下蜂窝梁弯扭屈曲临界弯矩值,并与当量实腹梁临界弯矩公式计算结果进行对比,得出蜂窝梁临界弯矩与当量实腹梁临界弯矩之差随孔高比和距高比之间的变化关系,对蜂窝梁整体稳定性计算公式进行修正,最后提出了蜂窝梁整体稳定性的实用计算方法.