预制拼装等边箱型墩抗震性能指标分析

采用IDA法对预应力预制拼装箱型高墩的抗震性能和性能指标进行研究,对墩底截面曲率、墩顶位移、预应力3个基本性能指标在预应力预制拼装箱型高墩领域的适用性进行探讨.结果表明:对于预应力预制拼装箱型高墩来说,由于高阶振型的影响,墩顶位移的大小并不能准确表征构件的损伤状态,不适合作为抗震性能指标;当墩底曲率达到极限曲率时,墩底截面曲率增加幅度远大于墩身截面曲率,可以很好地反映构件的损伤状态;选用墩底截面曲率并结合预应力指标作为性能指标,能较好地表征构件的损伤状态.相关研究结论可为该类型高墩的抗震分析和设计提供借鉴.     

墩身高阶振型对高墩地震反应影响

采用增量动力分析的方法,全面讨论了墩身高阶振型对桥梁结构地震反应的影响.首先分析了现有规范中的桥梁抗震设计方法应用于高墩的局限性;随后采用了增量动力分析方法,在考虑墩身高阶振型效应的情况下,对高墩桥梁结构在地震作用下的性能进行了研究.结果表明:由于墩身高阶振型贡献,高墩在强震作用下可能沿墩身产生多个塑性区域;墩顶位移与墩底曲率不再同步变化,高墩墩顶极限位移不能采用规范中的方法进行计算;高墩墩身的地震剪力及弯矩需求也会由于墩身高阶振型的显著影响而变得十分复杂.最后提出了针对高墩抗震设计的一些改进措施.     

采用混合体系的预制拼装桥墩抗震性能分析

为提升预制拼装桥墩在地震作用下的延性和耗能能力,构思一种结合整体现浇桥墩与预应力节段拼装桥墩体系的混合体系预制拼装桥墩。介绍混合体系预制拼装桥墩的设计思路、构造和力学行为特征,分析其三水准性能目标。建立桥墩的三维实体有限元分析模型,并通过参照试验结果进行验证。从混凝土应变、预应力行为、滞回特性和接缝开合等角度,分析不同形式桥墩在循环荷载下的抗震性能。选取底部节段高度、初始预应力水平、预应力布置方式等关键设计参数,探讨其对混合体系拼装桥墩和预应力拼装桥墩抗震性能的影响规律。研究结果表明:混合体系预制拼装桥墩与预应力拼装桥墩相比,可同时利用接缝非线性行为和底部塑性铰机制来抵抗地震作用,其初始弹性刚度和水平承载力更大,具有更强的延性和耗能能力;混合体系预制拼装桥墩底部节段的长细比大于1.2时,随着长细比的增大,位移延性降低,残余位移增大;初始预应力水平对2种桥墩水平承载力、位移延性、初始弹性刚度等的影响有差异,对于混合体系预制拼装桥墩,40%的初始预应力水平较为合适;混合体系预制拼装桥墩的预应力束在截面边缘布置可减小接缝位置混凝土的损伤,同时可有效提高桥墩的水平承载力。研究结论可为预制拼装桥墩的抗震设计和性能优化提供参考。     

钢筋混凝土箱型墩的双向恢复力特性

为了建立钢筋混凝土箱型墩在双向地震作用下弹塑性响应的简化分析模型,对其在双向反复荷载作用下的荷载位移恢复力特性进行了研究.首先介绍了钢筋混凝土箱型墩双向拟静力试验的基本情况及其破坏模式.其次,结合双向压弯作用下钢筋混凝土箱型截面的弯矩曲率分析,建立了箱型墩构件峰值位移、极限位移和残余变形的计算方法,并提出了钢筋混凝土箱型墩荷载位移三折线骨架曲线和卸载刚度的计算公式,建立了相应的理论恢复力模型.最后,利用试验结果,对理论恢复力模型进行分析和验证.结果表明,钢筋混凝土箱型墩在双向荷载作用下以弯曲破坏为主,实测和计算骨架曲线、滞回曲线吻合良好,考虑双向荷载作用的理论恢复力模型能够反映钢筋混凝土箱型墩的基本抗震性能.     

基于易损性的RC桥墩复合损伤指标适用性分析

为克服以墩顶位移或控制截面曲率作为损伤参数进行桥墩易损性分析的不足,基于墩顶位移和弹塑性耗能差率构建复合损伤指标,用于桥墩的易损性分析中。为验证此损伤参数的有效性,采用OpenSees建立RC桥墩有限元模型,进行非线性增量动力分析,分别利用复合损伤指标、基于弹塑性耗能差率的损伤指标和基于墩顶位移的损伤指标对比验证,并进行易损性分析。结果表明,复合损伤指标可以同时考虑墩顶位移和滞回耗能的影响,利用复合损伤指标作为损伤指标的拟合效果更好,其标准差的波动范围小,该指标具有适用性和有效性。研究结果为钢筋混凝土桥墩易损性分析提供参考。     

海冰对单柱式桥墩非线性地震反应的影响

用简化的附加水质量模型考虑动水压力对桥墩的影响,用动冰力模型考虑冰与桥墩的相互作用,建立了冰水域单柱式桥墩地震反应的动力计算模型,并利用时程分析法研究了在不同类型地震作用下海冰对桥墩非线性地震反应的影响.桥墩的最不利反应一般发生在海冰质量为5×106～5×107kg,可作为桥墩设计时的海冰质量;且墩底截面出现最大曲率时对应的海冰质量随着水深的增大而变大.有冰时墩底截面曲率延性需求系数、墩顶最大位移和墩顶残余位移比无冰时增大数倍,墩底截面弯矩–曲率滞回曲线呈倒"S"型更显著,桥墩的变形和耗能能力显著下降.同时,与近场地震波作用时相比,远场地震波作用下海冰对单柱式桥墩顶部最大位移和残余位移的影响更大.     

基于双向拟静力试验的钢筋混凝土箱型薄壁墩抗震性能

对14个钢筋混凝土箱型薄壁墩进行了双向拟静力试验,考察了长细比、轴压比、配箍率等对箱型薄壁墩双向荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、位移延性、滞回耗能和极限曲率等特性的影响,讨论了箱型薄壁墩的双向滞回性能.结果表明:在水平双向反复荷载作用下,箱型薄壁墩以弯曲破坏为主,低墩破坏区域集中于墩底,高墩的破坏区域明显上移;长细比越大,轴压比越小的箱型薄壁墩滞回曲线越饱满,变形能力越大;在长细比为6.9～13.1的范围内,位移延性系数随长细比的增大而减小,长细比为16.3的试件位移延性系数明显增大;长细比大于13.1的试件塑性破坏范围明显增大,但极限曲率显著降低.     

不规则刚构桥车致横向振动响应研究

车辆荷载引起不规则刚构桥横向振动,可能影响舒适度,甚至带来结构的安全问题.采用有限元分析方法,运用该桥实测车致横向振动加速度数据作为激励源,研究了不规则刚构桥车致横向振动性能,主要包括箱梁跨中截面,主墩顶、墩底等关键截面位置的位移及弯矩响应.研究结果表明;对于横向刚度相对较小的高墩大跨桥梁结构,车致横向振动不容忽视;对于异高桥墩刚构桥,高墩横向振动响应比低墩剧烈.     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土圆形空心高墩抗震性能分析

根据已有的对高墩高塔结构地震易损性研究,薄壁高墩在地震作用下容易发生破坏的部位主要位于墩底和墩顶区域;也有文献表明,高墩高塔结构受到自身高阶振型影响,完全损伤发生在距离基础顶面3/4~1/3处.本文在已有研究的基础上,提出不同的钢筋混凝土圆形空心高墩加固方案;考虑环向及纵向碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)的布置位置,布置数量及预应力大小等因素,通过动力特性及地震反应谱分析的结果,得到最优的加固方案;进一步通过地震时程分析,进行方案优选,给出钢筋混凝土圆形空心截面高墩的抗震加固的合理方案.结果表明,采用CFRP对圆形空心高墩同时进行环向及纵向加固能提高墩柱的抗震性能,并且纵向CFRP施加的预应力越大,墩柱的抗震性能越好.     

预应力混凝土桥墩抗震模型实验与性能分析

基于以往的试验研究进行室内振动台试验,模拟分析了钢筋混凝土墩及预应力墩的抗震性能.与普通钢筋混凝土桥墩相比,预应力钢筋利用预应力的高强弹性提高了墩柱的延性性能,降低了残余位移.由于预应力的存在,使得墩柱刚度较普通混凝土墩大,墩顶位移减小,墩底应力降低,能承受更大的地震加速度波.     

附加可更换阻尼器装配式桥墩的抗震性能

为减轻灌浆套筒装配式桥墩的地震损伤，尽快恢复震后桥墩使用功能，在常规灌浆套筒装配式桥墩的基础上，提出一种在桥墩墩底连接处设置可更换阻尼器的改进方案。采用数值模拟方法对常规灌浆套筒装配式桥墩和附加阻尼器灌浆套筒装配式桥墩进行对比分析，研究附加可更换阻尼器装配式桥墩的抗震性能。结果表明，灌浆套筒装配式桥墩安装可更换阻尼器后，水平承载力提高了10%,累积耗能提高了27%,桥墩墩底连接处的损伤减轻，其中最大残余位移减少了19%,桥墩抗震性能提高，对桥梁韧性抗震研究具有一定参考意义。     

钢管混凝土桥墩地震响应有限元分析

基于柔度法有限元分析了钢管混凝土桥墩的地震响应规律,探讨了轴压比、长细比、含钢率、混凝土强度等参数对地震力、墩顶位移、墩顶加速度等的影响.结果显示：①随着轴压比、钢管厚度和混凝土强度的增加墩底地震力增加,随着桥墩高度的增加地震力降低;②随着轴压比、桥墩高度的增加,墩顶地震位移增大,随着钢管厚度和混凝土强度的增加地震位移降低;③随着轴压比的增加,墩顶地震加速度减小,随着桥墩高度的增加,墩顶加速度先减小后略增加,随着钢管厚度和混凝土强度的增加,墩顶地震加速度增加.相关成果可为钢管混凝土桥墩抗震设计和施工提供借鉴和指导.     

轴压比对灌浆波纹管连接预制拼装桥墩抗震性能的影响

根据实际工程制作4个缩尺比为1∶5的桥墩构件,包括1个整体现浇桥墩和3个灌浆波纹管连接预制拼装桥墩.通过拟静力试验和OpenSEES软件,研究双向加载下轴压比对灌浆波纹管连接预制拼装桥墩抗震性能的影响.结果表明,灌浆波纹管连接预制拼装桥墩破坏模式与整体现浇墩较为接近,桥墩破坏集中于接缝附近.随着轴压比的增加,灌浆波纹管连接预制拼装桥墩极限变形能力降低,承载能力和耗能能力有所提升,而轴压比对残余位移几乎没有影响.     

滑动支座摩擦效应对连续梁桥地震响应影响

以1座跨度为(55+4×90+55)m的预应力混凝土变截面连续梁桥为研究对象,采用ANSYS软件建立桥梁动力分析模型.选取3条人工地震波作为地震动输入,基于动力非线性分析方法,考虑摩擦效应,分析盆式橡胶支座连续梁桥非固定墩的地震响应和支座的滞回性能,并与未考虑摩擦效应的地震响应进行比较.结果表明:非固定墩处的盆式橡胶支座在地震作用下形成了规则、饱满的滞回曲线,形状近似为矩形;相对未考虑盆式橡胶支座摩擦效应的模型,考虑支座滑动后,固定墩墩底顺桥向弯矩、剪力分别降低了25.91%、27.41%,固定墩墩顶顺桥向位移和非固定墩墩梁相对位移分别降低了26.15%、25.59%;对于多跨长联连续梁桥,滑动支座数量多且反力大,若不考虑滑动支座的摩擦耗能,桥梁结构地震响应结果偏大,抗震设计偏于保守.     

采用装配式滑支板式楼梯的RC框架结构抗震性能

基于ABAQUS对楼梯建立有限元模型,通过与试验楼梯的对比验证数值模型的适用性;用该基础模型分别对采用现浇抗式板式楼梯和装配式滑动支撑板式楼梯的钢筋混凝土(RC)高层框架结构模型进行时程分析,从位移响应、塑性损伤发展及地震响应的角度研究各方式对结构抗震性能的影响,比较了多高层结构滑支楼梯的抗震性能。结果表明:带现浇抗式连接楼梯的框架结构位移响应大,扭转效应加剧,应力更加集中,地震作用增大,结构损伤严重,更易发生受拉及受压破坏;带装配式滑动支座楼梯的框架结构位移较小,应力分布较均匀,构件损伤较小,能作为安全通道在震后得以保留,在位移响应、应力损伤及地震响应多方面的效果均优于带现浇抗式连接的框架结构;带滑动支座的高层相较于多层在整体应力、塑性发展、损伤范围及程度上均更严重,滑动效果表现更好。     

强震作用下连续梁桥多墩联合半主动控制

为了平均分配连续梁桥各墩的损伤,提出了一种多墩联合半主动控制算法.该控制算法在主动最优控制力的基础上,综合考虑连续梁桥各墩的损伤状态,通过调整阻尼器的目标出力,在主梁加速度和各桥墩的墩顶与主梁间相对位移得到控制的同时,使各桥墩的损伤指数平均分配.本文以一设置了磁流变(MR)阻尼器的3跨连续梁桥为研究对象,采用MATLAB进行数值模拟分析,对所提出的半主动控制算法进行了多种工况下的验证.计算结果表明,采用多墩联合半主动控制算法能够较好地控制桥梁的地震反应,同时有效降低破坏最严重的桥墩在强震过程中的损伤指数,达到各桥墩损伤平均分配的效果.     

外置耗能钢板预制拼装桥墩抗震性能研究

为推广预制拼装桥墩在中高烈度地震区的应用,在墩底外侧设置耗能钢板,并与整体现浇桥墩、内置耗能钢筋的预制拼装桥墩进行拟静力对比分析,从滞回曲线、骨架曲线、累积耗能及可恢复性等方面,研究了建议结构的合理性. 基于三线型骨架曲线模型提出了外置耗能钢板预制拼装桥墩骨架曲线计算方法,并与数值模拟结果进行对比,两者吻合程度较高. 将预应力度、预应力钢绞线布置位置、耗能钢板用量以及开槽率作为变量,通过PUSHOVER方法对外置耗能钢板预制拼装桥墩的抗震性能进行了分析. 结果表明,增大预应力度可提高承载力和刚度,同时延性有所降低. 预应力钢绞线布置在周围时,桥墩的承载力、刚度与耗能能力得到提高. 钢绞线布置在中心时,桥墩延性有所提高,屈服后变形能力较强. 增加耗能钢板用量可提高桥墩的承载力和刚度. 增加耗能钢板用量能够在一定程度上弥补开槽率的增大对结构的不利影响.     

东海大桥预应力混凝土桥墩抗震性能分析

建立了可以在循环荷载作用下考虑有、无粘结预应力筋影响的纤维模型分析方法并进行了验证.采用该方法建立了东海大桥引桥桥墩的分析模型.发现东海大桥引桥桥墩中采用的有粘结预应力筋对初始侧向抗弯刚度有影响,对侧向承载能力几乎没有影响,并且该种类型桥墩残余位移较大.为了改善桥墩震后残余位移,针对桥墩特点比较了几种预应力筋布置方式,证明在箱形墩的截面中心布置无粘结预应力钢铰线既可以满足正常使用阶段性能,又能提高桥墩的抗震性能.但是预应力的施加水平、预应力筋含量等关键参数的取值,需要进一步研究确定.