连梁装置在地震序列作用下的作动分析

 地震荷载是一种随机荷载，桥梁结构受到罕遇或超预期地震作用时，抗震措施能够有效地减小地震荷载的破坏程度。连梁装置是公路桥梁防落梁系统中的最终安全保护措施，用于避免桥梁上、下部结构相对位移过大、支座丧失支承功能后发生落梁。结合国内外连梁装置的相关设计标准，对设拉索式连梁装置的结构进行罕遇地震及强震序列动力时程分析，得出连梁装置的防落梁效果及内力随其拉索长度、设计位移量的变化规律。在地震作用下，经合理设计的连梁装置起到防落梁效果，增大结构的整体性、提高结构的抗推刚度，使地震荷载在各墩间平均分配。连梁装置在整个强震序列激励过程中均起到防落梁作用，可保证有损结构的通行能力，达到“大震不倒”的抗震设计原则。     

连续梁桥纵桥向防落梁装置结构模式的研究

为防止连续梁桥上部结构在地震中发生落梁破坏, 通常在伸缩缝处安装防落梁装置。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限位效果。而国外对防落梁装置的研究多针对简支梁桥和T构桥。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。本文对连续梁桥防落梁装置的两种结构模式进行了研究,分析表明：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。     

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.     

拉索式连梁装置设计参数对简支梁桥抗震效果的影响

连梁装置是一种有效的防止桥梁在地震中落梁的措施.基于一座常见结构形式的简支梁桥进行了不同设计参数的拉索式连梁装置的非线性时程分析计算,文章结合已有的国内外连梁装置设计方法,研究不同设计长度和初始间隙等参数对连梁装置限位效果及内力的影响.结果表明:连梁装置的限位效果随着初始间隙的增大逐渐减小,当初始间隙大于设计位移量时,连梁装置不再发挥作用;拉索长度对限位效果影响不大,但长度较小的连梁装置会导致内力增大,使桥墩墩底的弯矩增大及损伤程度加剧.     

混凝土空心板桥抗震性能评价及提升技术

为了确保既有混凝土空心板桥在其剩余服役期内拥有可靠的抗震性能,满足现行抗震规范要求,在全面调研的基础上,选取有代表性的空心板桥为研究对象,采用现场调研、有限元分析相结合的手段对既有空心板桥进行抗震性能评价,并针对存在的问题提出解决措施。结果表明:既有空心板桥存在桥墩箍筋配置不足、受剪承载力不满足要求、主梁支承长度不足、纵桥向未采取防落梁措施、地震作用下板式支座滑动等问题。针对上述问题,对比分析桥墩外包钢筋混凝土和粘贴碳纤维两种加固方法的加固效果,外包钢筋混凝土加固对抗剪和抗弯承载力均有所提高,但会加大桩基础的地震响应;粘贴碳纤维加固可以有效提升墩柱的剪力,对下部结构影响较小,但抗弯承载力提升较小。针对主梁支承长度不足的问题,提出一种增大主梁支承长度的装置,该装置与主梁的搭接长度亦需满足一定的要求,针对本文的分析对象,搭接长度需≥25 cm。针对支座滑移可能导致主梁落梁的问题,提出一种整体封装式抗震锚棒,可用于纵向限位,该锚棒可避免常规锚棒在施工现场安装套管、灌注填充物、封装套管等工序,可大大提高施工效率。     

高烈度区临近断层桥梁的减隔震设计

为解决高地震烈度区受速度脉冲效应的近断层地震动作用的桥梁抗震问题,提出铅芯橡胶支座和拉索限位器以及与钢筋混凝土桥墩延性抗震相配合的组合减震系统.在性能抗震设计框架下,分别提出了组合减震系统在多遇地震、偶遇地震和罕遇地震下的多级性能目标量化设计准则.对近断层地震动作用下实例桥梁进行非线性时程分析,验证了性能设计方法的可行性.为确保减隔震桥梁在地震作用下发生预期性能,从桥墩配箍率、伸缩缝间隙、盖梁支承长度和竖向限位等方面提出相对量化的构造细节设计,初步实现高烈度区临近断层公路桥梁基于性能的减隔震设计.     

高墩桥梁地震响应分析研究

汶川地震震害结果表明,在我国西部山区普遍存在的高墩桥梁震害严重,不少高墩桥梁在高于设防烈度的大震作用下出现了上部结构落梁、桥墩倒塌或压溃等严重破坏,直接影响到抗震救灾工作的顺利开展．因此,应对其抗震设计提出更高要求．通过对一座高墩三跨连续箱梁桥的地震响应进行数值模拟计算,分析了高墩桥梁的地震响应特点,提出了高墩桥梁在大震作用下应采取防止落梁及墩柱压溃破坏的构造措施．     

玉树地震桥梁震害维修及加固措施

根据青海省玉树州高寒区的地域特点,结合交通运输部公路科学研究院《玉树地震中G214、S308沿线桥梁调查评估报告》项目,对玉树地区桥梁抗震性能和破坏程度进行了抽样调查与结果分析。结果表明:玉树地区桥梁结构主要为梁式桥;结构形式为简支梁桥和连续梁桥;震害表现形式分为支承破坏及落梁、桥墩损伤或破坏、地基震害、伸缩缝或桥面连续破坏、主梁结构性损伤、桥台损伤或破坏6种类型。同时,以玉树G214线上的禅古寺一号桥梁的破坏为主要的典型案例,对玉树高寒地区的桥梁抗震加固措施进行了探讨,并就维修加固和新建设计方面提出了抗震加固措施的建议。     

桥梁抗震挡块设计研究

挡块作为桥梁重要的横向限位装置,在地震过程中,可有效限制上部结构位移,防止落梁的发生,但上部结构与挡块间的碰撞也会增加传至下部结构的作用力,增大下部结构的损伤。论文首先介绍了各国规范中对挡块的设计要求,针对规范中挡块设计规定欠缺的情况,论文进一步介绍了国内外关于挡块试验研究进展,总结了试验类型及力学模型,为实际工程设计提供参考。     

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。     

多道防线抗震球型钢支座的开发和试验研究

建议即使在大于规范规定的E2水平的地震作用下桥梁结构也不应出现倒塌、落梁等严重影响交通安全、危害人员生命的震害现象,并相应地提出了三水平设防的桥梁抗震设计方法的抗震性能要求.介绍了实现此方法的一种多道防线抗震球型钢支座的结构形式及其工作机理,最后简要介绍了对该支座进行的力学性能试验,试验结果表明这种支座可以实现三水平设防的桥梁抗震设计,并具有稳定可靠的抗震性能.     

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.     

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.     

大跨度变异刚拱架设计与实践研究——以徐州师范大学游泳馆为例

以徐州师范大学游泳馆为例,从理论和实践上研究了变异刚拱架的设计,重点分析了结构模型的建立、支座构造形式、变异拱梁的设计,并对拱梁的位移进行了测量比较.     

超限运输车辆通过T梁桥的合理横向位置分析

对超限运输车辆通过多梁式简支T梁桥时的合理横向位置进行了分析.以我国公路桥梁中常见的中小跨径T梁桥为例,通过有限元分析提取了车辆在不同横向位置加载时梁底跨中截面处的最大弯曲应力,并对计算结果进行了对比,从优化结构受力的角度确定了超限运输车辆过桥时的最佳横向行驶位置.分析了桥梁跨径、主梁根数、主梁连接方式等因素对超限运输车辆过桥时的合理横向位置的影响.结果表明:超限运输车辆的横向加载位置对多主梁桥的结构响应有较大的影响;当主梁根数为奇数时,车辆的最佳横向行驶位置位于中心梁与其相邻梁的中间位置处;当主梁根数为偶数时,超限运输车辆的最佳横向行驶位置与桥面中心线重合;主梁之间的连接方式对车辆荷载作用下桥梁的结构响应影响显著.     

混凝土箱梁悬臂板计算方法

针对目前混凝土箱梁悬臂板计算的不合理性,以有限元为基础,结合诸多算法,应用子模型技术分析了箱梁畸变、悬臂板长度及坡度、荷载作用位置等参数对混凝土箱梁悬臂板有效分布宽度的影响规律。在此基础上,依据最小二乘法原理,利用Matlab分布拟合得到混凝土箱梁跨中悬臂板有效分布宽度的实用计算公式。结果表明:畸变大,有效分布宽度增大;悬臂板长度和坡度与有效分布宽度变化趋势相同,呈曲线关系;荷载作用点靠近悬臂板根部,有效分布宽度变小。相对于其他算法,有效分布宽度实用计算公式所得结果接近试验数据。     

某框架结构抗震鉴定与改造加固研究

通过对某多层框架结构办公楼的现场检测,对改变使用用途的建筑进行了抗震鉴定.针对抗震能力不足,结合使用功能,巧妙地采用调整荷载分布,直接加固主、次梁,避免了数量大、难度大的楼板加固,取得较大的经济效益.为其他用途改变建筑的抗震鉴定、加固提供了参考和加固新思路.     

钢制储液罐的Lyapunov特征指数及弹性动力失稳

为全面评估钢制储液罐在地震激励下的动力稳定性能,由压力-位移格式的流固耦合模型建立等效动力扰动方程,采用时变几何刚度矩阵参数化结构域抗力,修正广义扰动变量并实时调整向量模长,进而步进求解动态Lyapunov特征指数,分别在简谐地面加速度与地震激励下对某10万m3油罐进行动力稳定分析.结果表明:上述Lyapunov方法确定的动力不稳定域与Floquet方法基本一致;Lyapunov方法与B-R准则法计算的临界地震动峰值存在10%左右的最大相对误差;抗风圈有助于抑制动力不稳定域并提高临界地震动峰值.上述Lyapunov方法适用于二阶动力系统,可考虑地震持时影响且不限制地震波特性,大幅降低了动力稳定分析的计算成本并能满足工程应用精度.     

大跨度斜拉桥施工阶段主梁的立模标高研究

以某大跨度预应力混凝土斜拉桥为例,采用一阶分析及最优化计算方法来确定斜拉桥的合理施工状态.运用空间非线性有限元分析模型,模拟了混凝土斜拉桥主梁的悬臂浇筑过程,求出各施工阶段斜拉索的初始张拉力和主梁节段的立模标高.研究结果表明,这种方法能将成桥后结构的内力和主梁的线形同时控制在精度范围内.