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.     

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。     

大跨度斜拉桥地震易损性分析

摒弃传统易损性分析假定，采用增量动力分析方法，提出改进损伤指标参数，对脉冲地震波和非脉冲地震波进行对比，定量分析桥梁结构损伤程度.首先，建立大跨度斜拉桥精细化有限元模型，使用增量动力分析方法，进行大跨度桥梁2 100次非线性时程分析；然后，以斜拉桥桥墩墩底、主塔塔底和支座系统为研究对象，选取合适的损伤指标建立各构件在不同损伤状态下的限值；最后，根据桥梁构件在各级地震作用下的损伤概率，为桥梁抗震提供参考意见.     

考虑轴压比影响的钢筋混凝土圆形桥墩位移角地震损伤指标研究

桥墩的抗震性能对于整个桥梁而言具有举足轻重的作用,对其损伤状态进行合理评估是桥梁地震损伤评估的一个关键问题。首先,选取桥墩位移角作为桥墩地震损伤的评估指标,通过对来自不同试验数据库的混凝土圆形桥墩抗震试验数据的统计分析和分布拟合,确定不同损伤状态下的桥墩位移角限值。其次,考虑轴压比的影响,对桥墩位移角损伤指标进行修正。最后,选取高烈度地区具有代表性的桥墩进行循环荷载下的抗震性能数值模拟,并采用未用于统计分析的试验结果,对所给出的桥墩位移角损伤指标取值进行验证。结果表明:所提出的混凝土圆形桥墩地震损伤评估指标合理,相比于其他非位移角指标,采用考虑轴压比修正的桥墩位移角作为评估指标可以方便且更合理地评价桥墩在地震中的损伤情况,为评估桥梁整体地震损伤状态提供依据。     

门式墩纵向刚度及其对无缝线路纵向力的影响

在以门式墩作为下部结构的高速铁路桥梁设计中,为简化门式墩纵向刚度的计算,推导了考虑两立柱抗推、抗扭刚度以及横梁抗弯刚度的门式墩整体纵向刚度表达式.在此基础上提出了参数优化方法,研究了门式墩纵向刚度的降低对梁轨相互作用的影响.分析表明:考虑抗扭刚度可将门式墩总刚度提高20%;与普通钢筋混凝土桥墩相比,门式墩所受墩顶水平力略有降低,但门式墩附近钢轨制动力增大;门式墩纵向刚度应尽量接近相邻桥墩以减小钢轨纵向力.     

基于桩—土作用的滚石撞击双柱式桥墩动力响应分析

滚石灾害的发生将会影响山区桥梁结构使用状况,有时会导致桥墩偏位和落梁,落梁严重的甚至会造成整个桥梁发生坍塌。鉴于独柱墩、双柱墩在山区桥梁中的应用广泛,运用LS-DYNA对独柱墩、双柱墩受滚石撞击时的结构动力响应进行分析。研究表明:滚石撞击双柱式桥墩的位移响应、钢筋应力、桥墩损伤指标均比独柱式桥墩显著。     

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。     

双肢变截面空心薄壁墩施工关键技术探讨

我国西部地区,因山区地形复杂、沟壑多且深等特点,在桥梁建设过程中需采用高墩。因双肢变截面空心薄壁墩的诸多优点,被广泛应用。桥墩施工技术是桥梁施工的关键技术之一,双肢变截面空心薄壁墩的施工主要分为实心段墩柱施工、空心段施工和系梁的施工;每一个阶段施工关键技术的控制将直接影响到桥墩的建设质量。重点研究了实心段墩柱施工、空心段施工和系梁施工过程中的关键技术,供相关工程技术人员参考。     

考虑墩-水耦合作用的中等跨径RC梁式桥震损分析

研究了考虑墩-水耦合作用时某山区RC梁式桥的非线性地震反应及损伤判别。利用有限元软件,采用Morison方程法考虑墩-水耦合作用,基于位移延性比破坏指标,对桥墩不同淹没深度下的桥梁进行非线性地震反应分析,实现了桥梁损伤的判别,对比分析结果表明:由于墩-水耦合作用,桥梁自振频率降低,墩顶及支座相对位移明显增加;考虑墩-水耦合作用后,在E1地震作用下桥梁损伤略有增加但仍处于无损伤阶段,在E2地震作用下桥梁的损伤程度显著加剧,由轻微损伤加剧为逼近中等损伤。     

基于改进的模态往复pushover法的拱桥抗震性能评估

针对目前拱桥抗震性能评估方法的不足以及抗震设计规范的局限性,引入改进的模态往复pushover分析,利用Ghobarah隐式双参数指标进行拱桥结构损伤评估.建立了3组刚架拱结构的有限元模型,拱肋均采用跨度为5.4 m的钢管拱肋,桥墩分别为钢筋、钢骨以及钢管混凝土桥墩.对3组刚架拱结构采用倒三角荷载分布形式的侧向力,进行了OBG、SFS、TAR等3条地震波的MMCP法分析和动力时程分析,得到墩顶位移、滞回耗能和损伤指标曲线.研究结果表明:1MMCP法可用于拱结构的抗震性能评估;2MMCP法能够准确地预测拱结构整体的损伤情况;3MMCP法可与桥梁规范的设计反应谱相联系,使评估结果具有一定的普适性、安全度.     

考虑钢筋锈蚀影响的桥梁综合时变地震易损性分析

传统的钢筋混凝土桥梁地震易损性分析一般只针对桥墩截面曲率等局部构件参数进行,且不考虑耐久性对结构性能的影响,具有一定的局限性.提出一种基于时变周期的桥梁地震易损性分析方法,能够计算复杂桥梁多维整体易损性.在此基础上,通过对钢筋黏结力和截面面积的修正,建立不同龄期桥梁有限元模型,可考虑耐久性降低对地震易损性的影响.通过基于周期和桥墩曲率的易损性分析,建立了考虑钢筋锈蚀影响的桥梁综合时变地震易损性分析方法.算例结果表明基于时变周期的锈蚀桥梁地震损伤值及相关易损性分析能准确细致地反映桥梁整体的损伤演变过程,在此基础上提出的不同服役年限下损伤指数比函数可以表征整体易损性的时变规律.     

地震作用下深水高墩刚构桥梁的动力响应分析

高墩大跨连续刚构桥梁的抗震性能是桥梁设计人员重点关注的问题.当高墩处于深水之中,由于桥墩外围的水和桥墩体内的水将由于震动而同时对桥墩产生作用,对其进行动力响应分析更为困难.在计算墩水耦合效应时采用Westergaard理论,对一座连续刚构桥梁的地震动力响应进行了反应谱分析和时程分析.研究结果认为考虑墩水耦合效应后,桥梁...     

灌浆套筒混合连接装配式方柱墩偏压性能试验

目的 为提高灌浆套筒连接节段拼装桥墩的整体受力性能,提出内置钢管的灌浆套筒接头连接节段拼装方柱墩,并对其偏压性能进行研究.方法 以钢管长度、直径及壁厚等为参数,设计了8个拼装桥墩试件,研究节段拼装桥墩在大小偏压作用下的损伤机理和受力性能.结果 采用混合接头的装配式桥墩在偏压作用下破坏位置主要在桥墩中下部,随着钢管长度的...     

隔离墩与自浮结构相组合的桥梁防船撞系统方案与评估

随着跨江跨海桥梁与船舶通航数量日益曾多,船桥碰撞的概率也日益增大,所以亟须提出桥梁防船撞设计方案。针对既有椒江大桥水中通航孔桥墩,首先通过规范和Midas/Civil软件计算出桥墩结构的自身抗撞能力;基于非线性动力软件ANSYS/LS-DYNA建立有限元模型计算得出典型桥墩遭受3 000 t级船舶正向和侧向撞击工况下的撞击力;通过比较桥墩自身抗力与船舶撞击力,提出了一种隔离式防撞墩与自浮式消能圈相组合的新型桥梁防船撞方案,然后对单独设置隔离式防撞墩和设置隔离墩与自浮结构组合防撞系统两种工况进行计算。结果表明:桥墩自身抗力为14.40 MN,而受船舶撞击所产生的最大撞击力为24.38 MN;设置组合防撞系统后,桥墩墩身所受的撞击力为0,隔离式防撞墩与自浮式消能圈有效保护了桥墩结构,且减小了船舶损伤。     

采用榫卯剪力键的预应力装配式双柱桥墩拟静力分析

目的探究地震的作用下预应力钢筋混凝土装配式双柱桥墩的力学性能及影响因素,分析钢筋混凝土双柱式桥墩的节点破坏机理.方法基于ABAQUS有限元软件进行装配式双柱桥墩结构的非线性数值模拟,分别依托实际工程设计整体现浇模型和采用剪力键的装配式双柱桥墩模型,研究结构在低周往复位移荷载作用下的抗震性能和桥墩节点处的破坏形式.结果预应力双柱墩与现浇模型破坏接近,破坏的损伤均集中在桥墩塑性铰处,现浇墩极限荷载为212.9 k N,预应力双柱墩极限荷载为245.1 k N,但预应力钢筋在混凝土达到屈服后,拥有较好的自复位性能,减小残余位移;榫卯剪力键较好地阻止了在荷载作用下的剪切滑移,使桥墩在受力方面存在冗余度和足够的抗侧刚度.结论榫卯剪力键可以提高装配式双柱桥墩的承载能力和整体性能,对装配式双柱桥墩的工程应用提供参考.     

V型墩连续刚架桥的造型与结构方案设计研究

结合石家庄市友谊大街桥的设计,研究了V型墩连续刚架桥的整体造型、桥墩造型及栏杆造型,分析了桥梁造型设计需要考虑的水文、环境、建造技术和艺术体现等影响因素.研究了V型墩连续刚架桥箱梁、V型墩、基础的结构方案,分析了桥梁结构方案设计需要考虑的影响因素,进行了预应力钢筋布置和线形选择.     

船撞偶然荷载作用下连续梁桥的分析方法探讨

在评估船撞偶然荷载作用下连续梁桥的结构响应时,不同于连续刚构桥的分析,一般取单个桥墩作为分析对象,船舶撞击力作用于桥墩上,并不考虑桥梁上部结构将船撞力传递至相邻墩的贡献.实际上基于桥梁上部结构与下部结构的连接强度以及可能被撞桥墩的相对刚度,可将桥梁上部结构纳入船撞力的传递路径中.该文基于一连续梁桥工程实例,针对船撞荷载工况,分别用单墩模型和桥梁整体模型进行了分析,通过对比研究认为,当连续梁桥有船撞风险时,可以采用桥梁整体分析的方法,考虑桥梁上部结构对船撞力的分配,并且桥梁上部结构和下部结构之间应设置可靠的连接构造.     

钢箱桁架拱桥V型墩受力分析与优化设计

桥梁V墩结构形式特殊且受力情况复杂，是桥梁建设中的重要部位，为研究其力学性能，以某钢箱桁架拱桥为背景，首先通过Midas全桥模型求解出最不利荷载工况下V构的边界条件，分析了ABAQUS局部模型的受力情况，随后以V构失高与墩座高度比、内外肢腿倾角比为参数，揭示了参数变化时V墩最大应力变化规律，最后结合分析所得，对V构进行优化设计。研究表明：在承载能力极限状态下，墩座底部和外侧肢腿下缘产生了较大的拉应力；随着两种参数的增大，肢腿与墩座最大主拉应力呈现相反的变化趋势，而最大主压应力均趋于降低，这主要是由于力臂长度、桥墩整体柔度改变对主应力产生影响；结合参数分析所得，以主拉应力减小为优化目标，采用合适的结构布置形式后，主要受拉部位主拉应力明显减小，且小于允许值，安全储备得到提高。     

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。     

基于简化模型的铁路桥墩健康状态快速评估方法及应用研究

针对存在墩梁耦合效应的重载铁路多跨简支梁桥桥墩健康状态评估问题,以重载铁路多跨简支梁桥为研究对象,推导了梁体等效集中质量的计算公式,提出了多跨简支梁桥桥墩简化模型,进而建立了一套基于简化模型的铁路多跨简支梁桥桥墩健康状态的评估方法 .并以南排河特大桥为试验对象,探究了该方法在实际工程中的应用情况.结果表明：锤击激励和环境激励下梁体振型等效集中质量系数计算值差异很小,其计算方法不受外部激励的影响;提出的单墩简化分析模型可以较好地等效局部墩梁体系的振动;基于模态频率和振型构建的模型修正方法可以实现桥墩墩身刚度与基础约束的定量评估;整体和局部健康评估结果均表明南排河特大桥4号和5号墩服役状态良好,该快速评估方法能够准确反映桥梁健康状态,具有良好的实用价值.