新型抗震挡块的抗震性能

为了降低桥梁在地震作用下梁体与抗震挡块间的碰撞效应,设计了一种新型滑移型抗震挡块.该挡块中设置有一人为薄弱层,且挡块顶部有一个外突起.地震时梁体先与外突起发生碰撞,当撞击达到一定的强度时,挡块在薄弱层处发生滑动,梁体继而与滑动面以下的挡块发生二次碰撞.采用接触单元法建立桥梁横向碰撞分析模型,并利用SAP2000建立一连续梁桥,然后采用非线性时程分析法对比分析了新型挡块和普通挡块的抗震性能.结果表明,新型挡块的碰撞撞击力明显小于普通挡块,其原因在于新型挡块通过滑移耗能降低了地震反应,而且它与主梁发生的2次碰撞可分散了撞击力,降低了横向碰撞引起的最大撞击力.     

压钩力下重载机车关键参数对其动力学性能的影响

采用某2(B0-B0)轴式机车动力学模型研究了纵向压钩力作用下,重载机车关键二系悬挂参数对机车运行动力学性能和车钩水平偏转行为的影响.动力学模型包括两节B0-B0机车和考虑缓冲器非线性迟滞特性、钩尾与前从板圆弧面间摩擦特性和钩尾扁销止挡特性的扁销钩缓装置.计算结果表明:机车二系横向止挡自由间隙和纵向间距、二系弹簧横向刚度对机车运行安全性指标有较大影响,随着二系横向止挡间隙和纵向间距的增大,当钩尾止挡不发挥作用时,机车轮轴横向力和车钩转角会逐渐增大,当钩尾止挡发挥作用后,钩尾止挡分担偏转力矩,机车轮轴横向力会逐渐减小;随着二系弹簧横向刚度的增大,机车自身稳钩能力增强,轮轴横向力和车钩转角逐渐减小.     

桥台支座布置方式对连续梁桥地震反应的影响

为了避免桥台的地震破坏,提出一种新型桥台支座布置方式,通过双向滑动支座、弹塑性挡块和拉压连接装置的联合作用来工作.以2座连续梁桥为例,通过新型桥台支座布置方式和传统桥台支座布置方式的对比研究,分析了挡块屈服力、桥台约束刚度对桥梁横向地震反应的影响.结果表明:对于传统桥台支座布置方式,桥台承受的地震力随着地震强度的增大而增加,存在地震破坏风险;对于新型桥台支座布置方式,可以通过调节挡块横向屈服力来控制桥台地震力,既可使桥台分担一部分结构地震惯性力,又可避免桥台破坏.进行抗震设计时,可以根据具体的桥梁和对应的地震动输入,选择合适的桥台挡块横向屈服力,以使整座桥梁的地震反应达到最优状态.     

SMA金属橡胶阻尼器的减振性能及其在防高墩桥梁地震碰撞中的应用

通过伪静力试验探讨了加载频率和位移幅值对形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)金属橡胶阻尼器中SMA金属橡胶元件的刚度和阻尼特性等力学性能的影响,结果表明,SMA金属橡胶刚度随加载频率和位移幅值的增大而增大,能量耗散系数Ψ基本不受加载频率影响但随位移幅值的增大而减小。通过地震模拟振动台试验探讨了SMA金属橡胶阻尼器的减振效能,然后针对高墩桥梁,在考虑行波效应的地震多点激励作用下,对比分析未设置和设置防碰撞阻尼器的高墩桥梁非线性地震反应,研究其在地震作用下的控制效能,结果表明,防碰撞阻尼器可以有效防止主梁与主梁之间以及主梁与挡块之间的地震碰撞,并限制了桥墩的位移,从而减轻桥墩的地震破损,因此在高墩桥梁碰撞位置(伸缩缝处或接缝处)设置防碰撞阻尼器有助于提高桥梁整体抗震性能,但设置防碰撞阻尼器有可能增加主梁地震破损的可能性以及桥梁支座反应的不确定性。     

考虑梁端碰撞效应的单跨非对称悬索桥地震响应分析

目的 研究主引桥伸缩缝处碰撞效应对大跨度悬索桥地震响应的影响。方法 以西南地区某单跨非对称悬索桥为研究对象,基于ANSYS有限元软件建立主引桥模型,采取接触单元法,研究桥梁在考虑梁端碰撞效应下的地震响应,并探究了伸缩缝间隙、碰撞单元刚度以及主引桥周期比对其影响规律。结果 主引桥间的相互碰撞会在梁端产生一个较大的碰撞力,其峰值会随着伸缩缝间隙的增大而减小,随着碰撞单元刚度的增加而增大;同时,碰撞作用使加劲梁的位移随着间隙宽度的增大而增大,随着碰撞单元刚度的增加先减小后趋于稳定,随着周期比的增大而减小;结构产生的碰撞力峰值根据地震波不同表现出不同的变化规律;塔顶位移和塔底内力基本不受参数变化的影响。结论 伸缩缝间隙和碰撞单元刚度是影响地震响应的重要参数,需要在设计中合理考虑和选择。     

桥台及台后填土破坏的桥梁纵向地震碰撞响应

以汶川地震中发生严重破坏的高原大桥为工程背景,采用"多模型多平台"分析技术研究了主梁与桥台及台后填土的纵向碰撞效应及对全桥地震反应的影响。首先利用ANSYS软件建立桥台及台后填土非线性数值分析实体模型,基于静力Pushover分析模拟其在主梁撞击下水平力-位移关系。将上述力-位移关系引入到MIDAS软件中,主要以间隙单元模拟桥台及台后填土与主梁的碰撞作用,并建立全桥抗震分析模型。通过非线性时程分析及与震害对比,讨论了桥台及台后填土破坏、伸缩缝处安装碰撞缓冲装置等情况下主梁与桥台间的纵向碰撞响应。研究结果表明:桥台及台后填土破坏将增大桥台伸缩缝处桥台与主梁间的相对位移,增加了落梁风险;由于地震动输入和桥台位置不同,碰撞缓冲装置对台、梁间碰撞力的影响存在不确定性,建议碰撞缓冲装置刚度宜取为桥台及台后填土整体抗推刚度的1%~5%,并优先选用耗能型。     

两类耗能式桥墩防船撞护舷性能研究

设置耗能式防撞护舷已成为目前减少桥墩受船撞损失的有效方法.文章从碰撞力规范公式以及材料力学特性分析了低碳钢防撞护舷和FRP防撞护舷的工作原理,通过ANSYS-LS/DYNA软件建立船舶、低碳钢防撞护舷以及FRP防撞护舷模型,分析了低碳钢防撞护舷与FRP防撞护舷防撞性能的异同.结果表明,在相同板厚设置下,低碳钢防撞护舷同FRP防撞护舷相比,低碳钢防撞护舷最大碰撞力更高、耗能比例更高.在不同板厚设置下,即不同护舷刚度设置下,两类耗能式防撞护舷性能都受船艏与防撞护舷的刚度比影响.在船艏刚度不变时,随着船艏与防撞护舷的刚度比减小,船与防撞护舷碰撞力增大,防撞护舷的耗能比例减小.     

考虑限位器影响的山区连续梁桥地震响应分析

为研究限位器对桥梁结构抗震性能的影响,以一座山区典型连续梁桥为对象,采用非线性时程分析法对桥梁有限位器和无限位器时的地震响应进行对比分析,在此基础上进一步分析了梁端碰撞刚度、限位器刚度和限位器松弛长度3个参数对结构地震反应的影响。分析结果表明:伸缩缝处安装墩梁连接式限位器后,会显著增大过渡墩的地震需求;碰撞刚度、限位器刚度和限位器松弛长度的取值对结构的地震反应有重要影响,选取合理的参数可以有效提升桥梁结构的整体抗震性能。     

强震下钢筋混凝土连续梁桥非线性动力响应分析

为了探索连续梁桥的地震损伤演化和破坏历程,在连续梁桥1∶3模型地震振动台台阵试验基础上,对该模型桥进行了非线性动力响应分析,考虑了主梁与桥台间以及横向挡块之间的碰撞效应对地震响应的影响,弥补了模型试验未考虑碰撞效应的不足.分析结果表明:数值分析结果与振动台试验结果较为吻合,两跨连续梁模型的主要破坏模式为墩柱破坏,中墩墩底为关键截面;纵向地震动作用下该模型结构加速度反应谱小于17.4 m/s2则结构不发生倒塌破坏;若考虑桥台对主梁的纵向约束作用,则主梁加速度响应增加、主梁位移减小、墩柱受力减轻,且该约束作用随接触间隙减小而越发显著;若考虑梁和挡块之间的碰撞,则主梁加速度增大,墩柱受力随着间隙的增加而增加.该研究成果可为后续连续梁桥的抗倒塌设计和抗震加固提供参考.     

半开式桁架桥上弦杆平面外屈曲临界力研究

基于阶梯形分布的上弦杆轴力假定,考虑斜腹杆的抗弯刚度和横梁高度对上弦杆侧向弹性支撑的影响作用,采用能量法推导了上弦杆的平面外屈曲临界力计算公式,并以一座半开式桁架桥为例,对影响桁架桥上弦杆稳定性的因素进行了分析.结果表明:较之现有规范中的轴力分布假定,按照阶梯形轴力计算的上弦杆屈曲临界力更符合实际状态;桁架桥的跨径不变时,随节间数量增大,侧向弹性约束刚度与上弦杆的平面外屈曲临界力接近于线性增大,斜腹杆对侧向刚度的作用也随着节间数量的增多而增大,在计算当中节间数量较多时不应忽略斜腹杆的抗弯刚度;横梁高度增大则上弦杆的平面外屈曲临界力也相应增大,但对于本文算例,当横梁高度大于0.4m时继续增大横梁高度对侧向刚度的影响可以忽略.     

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。     

门式墩上高速铁路连续梁桥梁轨相互作用

采用非线性弹簧模拟梁轨接触,并用相关文献的试验数据对该模型进行了验证,在此基础上建立了考虑门式墩和桩基的高速铁路连续梁桥梁轨共同作用模型.以合福线上采用钢混组合门式墩结构的某连续梁桥为算例,比较了钢轨纵向力对不同下部结构的影响,探讨了纵向阻力模型、活载模式、梁柱节点刚度等因素对钢轨纵向力的影响.研究表明：门式墩梁柱节点刚度对轨道受力影响较小;采用门式墩支撑的连续梁桥的钢轨制动力将增大约22%,但其墩顶受力优于普通桥墩;当在风速较大的地区修建门式墩时,应考虑风荷载对钢轨纵向力的影响.     

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.     

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。     

新型桥墩防撞装置研究

近年来船舶撞击桥墩的事故频繁发生,日益增多的船撞桥事故对桥梁防船撞研究提出了新的迫切要求。介绍了船桥碰撞研究现状,运用LS-DYNA软件建立了船舶撞击桥墩的计算模型。分别对无防护装置和有防护装置进行了数值模拟,对比其碰撞力演变、桥墩位移变形和能量吸收等结果;并对其进行了详细分析,得到了关于防撞效果的相应结论。研究结果对今后桥梁结构的防撞装置设计有一定的参考意义。     

拉索减震支座的抗震性能分析

随着桥梁减隔震技术和装置的发展,研制了适应性较强的新型拉索减震支座。此支座的原理为滑板支座的摩擦耗能效应和拉索的限位作用的结合,其力学特性由相关的实验结果模拟得出。以一座实际连续梁结构为背景,建立了不同支座布置形式的模型并进行比较,重点讨论了采用此拉索减震支座后的减震效果,分析了拉索减震支座计算模型中两个参数（拉索松弛的自由程和支座上下板之间摩擦系数）的合理选取问题。结果表明采用此支座能有效减小连续梁中固定墩墩底地震内力,墩、梁相对位移也在可控制范围内。适当增加支座的初始自由程或摩擦系数能提高支座的减震效果。     

基于振动台试验的曲线桥梁抗震性能研究

为了研究S形曲线梁桥在地震作用下的动力响应及抗震性能,设计并制作一座相似比为1／20的S形曲线梁桥进行振动台试验研究。结果表明：在地震作用下,S形曲线梁桥的梁体未有明显损伤,桥墩出现裂缝,支座破坏严重;在墩底屈服之前,墩梁已发生较大相对位移,桥梁极易发生落梁破坏现象;桥墩在大震作用下的扭转耗能作用十分明显。在振动台试验基础上,对S形曲线梁桥提出一种“梁体漂浮抗震设计”的概念设计方法,为该类桥梁的抗震设计理论提供支持。     

基于纤维截面的弯剪耦联薄壁墩柱模拟模型

钢筋混凝土（RC）桥墩构件常采用空心截面,震害调查表明其失效模式多表现为弯剪耦联的非线性破坏．本文提出一种基于纤维截面、考虑弯剪耦联变形的混凝土墩柱模拟模型．首先将双轴材料本构引入纤维材料状态的计算,然后通过纤维截面积分,得到适用于Timoshenko梁柱单元的截面刚度矩阵,最终实现考虑弯剪耦联效应的梁柱单元．其中,双轴RC本构模型采用往复软化薄膜模型（CSMM）,并对CSMM中单轴混凝土滞回模型进行修正．通过引入纤维间变形协调条件并采用Newton迭代法,确定截面和纤维状态．最后,通过一个缩尺薄壁桥墩构件拟静力试验的模拟分析进行对比验证,分析结果表明该模型精度较高,对弯剪耦联导致的强度和刚度退化以及捻缩效应模拟较好,且计算效率较实体模型高．     

连梁装置游间量设置对弯桥动力特性的影响

基于某两联曲线弯桥建立了计算模型,分析其在罕遇地震作用下碰撞反应特性,明确了该曲线弯桥的动力响应机制.基于梁间连梁拉索装置的设置,研究游间量对曲线弯桥动力特性的影响.研究表明：地震波的频谱特性对曲线弯桥碰撞反应影响显著,在远场地震作用下,梁间碰撞频率增大,但碰撞冲击力减小;随着连梁装置游间量的增大,游间量值对连梁拉索轴力的影响减弱,对梁间碰撞力的影响增强,梁间碰撞力增大,但碰撞次数基本无变化;游间量对墩底塑性开展影响显著,随着游间量的减小,曲率延性需求系数降低,较无连梁装置时减少62.5%.