基于风险的桥梁多灾害下合理冲刷深度研究

为了在桥梁设计和评估中充分考虑多灾害影响,基于一致风险原则,提出桥梁在考虑冲刷和地震联合灾害作用条件下的分析框架,开展了考虑地震灾害的合理冲刷深度研究.首先对桥梁进行考虑冲刷的地震易损性分析,获得结构的易损性曲线和易损面;根据两种灾害的危险性模型,获得不同给定冲刷深度下失效概率与冲刷深度的关系及联合失效概率.然后将联合失效概率所对应的冲刷深度作为两种灾害组合时的合理冲刷深度,进一步与设计冲刷深度比较,得到地震和冲刷多灾害下桥梁设计中所需要的冲刷荷载组合系数,并以一悬索桥为例说明分析过程.文中方法有效考虑了桥梁整体风险和经济性,可为地震和冲刷联合灾害作用下不同类型和大小的桥梁的探索分析提供基础.     

自锚式悬索桥地震响应及减震控制分析

以长沙三汊矶湘江大桥为研究对象,对自锚式悬索桥的动力特性、地震响应及粘滞阻尼器的减震效果进行分析.基于结构非一致激励地震动方程,建立空间非线性有限元模型,探讨一致输入、行波输入下结构的地震响应.分别以主梁纵向位移、塔底内力为控制目标,研究粘滞阻尼器参数变化对结构减震效果的影响.计算结果表明:地震作用下塔底顺桥向弯矩达117.492 MN·m,对自锚式悬索桥的设计起控制作用;行波效应使得主梁跨中横向位移增大90%,横向弯矩减小60%;结构纵向位移及塔底内力在考虑行波效应后减小10%左右,安装参数合理的阻尼器使主梁纵向位移减小83%,塔底纵向弯矩减小62%,达到良好的减震效果.     

浅基础桥梁在锈蚀和主震-余震序列作用下的易损性

为了解锈蚀钢筋混凝土结构在地震作用下的破坏情况,以锈蚀钢筋混凝土浅基础桥梁结构为研究对象,采用非线性动力分析,研究其在主震-余震序列作用下的易损性.研究结果表明:锈蚀和主震-余震序列对浅基础桥梁的倒塌概率具有很大的影响;当地震的强度大于某一数值时,桥梁的倒塌概率将随锈蚀程度的增加而增加;随着主震-余震序列强度的增大,结构的破坏概率也逐渐增大.因此在桥梁抗震设计时要考虑锈蚀和主震-余震序列对钢筋混凝土结构安全性的影响.     

隔层桁架式立体停车结构地震倒塌易损性分析

采用基于增量动力分析的易损性分析方法定量地评估了隔层桁架式立体停车结构的抗地震倒塌能力.分析了结构在地震作用下的倒塌过程、倒塌机理,对结构在单向和双向地震作用下的抗地震倒塌能力进行了对比,并比较了不同层数结构的抗倒塌能力及安全储备系数.结果表明,该类型结构具有良好的抗地震倒塌性能,底层是结构抗倒塌薄弱层;随结构层数的增加倒塌概率增大、抗震能力减弱,但抗倒塌安全储备系数并不是随结构层数的增加而不断减小.建议针对该类型立体停车结构的设计可以考虑突破现行建筑结构规范高宽比的限值.     

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.     

钢筋归并对钢筋混凝土框架结构超强特性的影响

按照现行中国抗震设计规范设计了多种层数的钢筋混凝土框架结构,设计中考虑了钢筋的各种归并方案.采用静力弹塑性方法计算了结构的超强系数,分析了结构层数和钢筋归并系数与结构超强性能的关系.超强系数随结构层数的增加而减小,随着钢筋归并系数的增大而增大,在低层结构中归并程度对超强的影响较高层结构更为明显.目前我国抗震规范中地震作用的取值,应该考虑超强在各种因素下的变化而进行相应的修订.     

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。     

基于可靠度的木结构荷载持续作用效应

木材在长期荷载作用下强度会逐渐降低,在工程设计中需考虑该效应的影响来确定木材强度设计值。为探究荷载持续作用对木材强度的影响,基于现行木结构设计标准规定的木结构极限状态设计及荷载的概率统计模型,采用JC法和Foschi-Yao累积损伤模型,针对我国恒荷载、楼面活荷载以及南京、哈尔滨、北京、上海和金华的雪荷载条件,对不同荷载工况、活荷载与恒荷载比率ρ及木材强度变异系数等对木结构荷载持续作用效应的影响进行研究,给出了不同工况下的荷载持续时间影响系数。结果显示,当荷载比率较小时,荷载持续时间影响系数K_(DOL)随ρ的增大而增大;荷载比率较大时,K_(DOL)不随ρ值变化;且材料强度变异系数对K_(DOL)的影响随着荷载比率的增大而减小。     

考虑桩土效应的高铁大跨度系杆拱桥地震响应分析

研究了考虑桩土效应的高铁大跨度系杆拱桥地震响应问题.以徐州至盐城客运专线上的钢管混凝土系杆拱桥为工程背景,通过有限元软件Midas/Civil分别建立了考虑桩土效应和不考虑桩土效应两种情形下的全桥有限元模型,选用50年超越概率为10%的反应谱方法对桥梁结构进行地震响应分析.研究结果表明:考虑桩土效应模型与基础固结模型相比,结构的自振周期延长,且对高阶振型影响显著.结构各部分的位移响应受边界条件的影响,增幅并不明显.由于该桥横向刚度相对较小,横向地震反应比纵向地震反应大,在抗震设计时应该着重考虑.通过反应谱分析表明:竖向地震的影响不可忽略,桩土效应对结构存在一定的影响.     

冲刷作用对大跨度自锚式悬索桥地震响应的影响

目的研究冲刷作用对大跨度自锚式悬索桥桥塔地震响应的影响,为此类桥梁冲刷条件下抗震设计提供参考.方法采用考虑几何非线性的全桥有限元模型,并应用m法模拟土对桩基的约束刚度,分析不同基础冲刷深度条件对基础刚度和桥梁整体动力特性,以及对高耸桥塔地震响应的影响.结果冲刷效应通过减小土对桩基的约束,使桥塔基础刚度明显减小,但桥梁竖向和纵向基频不受影响,高阶振型及其地震效应的变化控制了结构的某些地震响应;不同冲刷深度下,桥塔关键截面-塔底截面纵桥向内力会出现明显峰值,而塔顶位移及横桥向内力效应呈现不同的规律.结论对于大跨度自锚式悬索桥高耸桥塔结构,最不利地震荷载效应并不完全发生在冲刷深度最大时,抗震设计需要考虑地震下多目标效应的多级冲刷的精细化处理方法.     

虚拟激励法在自锚式悬索桥竖向地震反应分析中的应用

考虑压、弯耦合效应，建立了自锚式悬索桥的竖向地震动方程，并利用虚拟激励法来求解，由于虚拟激励法自动计及了参振振型的互相关项和激励之间的互相关项，是快速精确的CQC算法．文中以兰旗松花江混凝土自锚式悬索桥为例，计算了主梁、主塔和主缆的期望峰值响应，并对地震动空间效应对自锚式悬索桥的竖向地震反应影响规律作了详细的讨论．     

悬索桥上部结构的抗震设计

大跨悬索桥必须进行可靠的抗震设计。由于悬索桥第一自振周期长达几十ｓ,有多达百余个自振周期密集在０．５～５ｓ区段内,现行桥梁抗震规范不适用于大跨悬索桥。配合交通部“公路悬索桥设计规范”编制的研究工作,讨论了反应谱５ｓ以上长周期段、反应谱振型分解法的振型组合方式及应组合的振型数、以及时程积分时的地震记录的持续时间对大跨悬索桥地震反应的影响,发现它们的影响十分显著。从而对悬索桥上部结构抗震设计的某些要点提出建议。     

大跨度 桥梁在多点激励下的地震反应分析

基于大质量法的计算原理,在通用有限元程序Strand7平台上实现了大跨度桥梁在多点激励下的地震反应分析。在此基础上分别考察了一座主跨428m的三跨连续中承式钢拱桥在一致激励、行波激励和多点激励下的地震反应规律。结果表明,行波效应和多点激励对大跨度拱桥地震反应有较大影响,应予以考虑。     

固定铰接体系斜拉桥纵向一阶振动周期简化计算研究

斜拉桥纵向一阶自振周期简化计算对方案比选和抗震验算均具有非常重要的意义.首先,根据斜拉桥纵向水平地震惯性力传递路径,建立了固定铰接体系斜拉桥的双质点模型,采用柔度法推导了固定铰接体系斜拉桥纵向一阶自振周期的简化计算公式.其次,基于固定铰接体系斜拉桥纵向一阶振型呈现纵向振动与竖向振动相互耦合的特点,利用能量守恒原理推导了固定铰接体系斜拉桥纵向一阶自振周期的简化计算公式.与10座已建斜拉桥的有限元计算结果进行对比验证,结果表明,本文提出的2个简化公式的计算精度良好,均可用于固定铰接体系斜拉桥纵向一阶自振周期的简化计算.相比之下,柔度法的计算精度更高,可靠性更好.     

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.     

大跨双层斜拉桥地震响应控制

以目前跨度最大的双层公路斜拉桥——闵浦大桥为例,基于Abaqus平台建立非线性动力分析模型,研究了非线性粘滞阻尼器、弹性/非弹性连接对该桥地震响应的减震控制效果.多组非线性时程分析研究表明:塔梁间的非线性粘滞阻尼器增大了下塔柱纵桥向弯矩和剪力,对上塔柱影响较小;阻尼指数一定的情况下,塔底纵桥向剪力和弯矩随阻尼系数的增加而增大.由于大跨斜拉桥的振动模态具有密集、低周期的特点,因而其地震响应受地震输入的影响较大;塔梁间增加弹性/非弹性连接会影响桥梁的纵漂振型,进而影响结构的地震响应,因此塔梁间增加弹性/非弹性连接的减震效果取决于输入地震特性以及塔梁间增加弹性/非弹性连接后的动力特性.文中提出采用非弹性连接参数的联合分布以分析其对地震响应的影响,非弹性的初始刚度和屈服位移联合作用对主梁地震响应的影响较为复杂,文中研究表明,其屈服位移对桥梁地震响应的影响较为明显.     

影响大跨悬索桥地震响应的敏感因素研究

摘 要：以四渡河悬索桥为研究背景,建立了该大跨钢桁架加劲梁悬索桥的空间动力计算模型,推导了基于Leger的LMM和拟静力位移概念的多支承激励下的非线性运动方程,在此基础上对该桥地震反应进行了空间非线性时程分析,研究了土-桩-桥相互作用和中央扣的设置方式对大跨悬索桥地震响应的影响。结果表明,土-桩-桥相互作用对悬索桥地震反应的影响与地震动输入方式密切相关,受水平地震波影响较大,而受竖向地震波的影响很小;一对柔性中央扣对加劲梁的纵桥向位移和应力响应的影响均不利,而刚性中央扣和三对柔性中央扣对限制加劲梁的纵桥向振幅有较显著作用,但是由此导致了结构地震应力响应显著增加。     

多年冻土区桥梁抗震研究进展

本项研究从冻土场地效应、冻土对桥梁地震响应的影响、冻土与桥梁结构相互作用3个方面总结了冻土区桥梁抗震的多年研究现状,旨在推动多年冻土区桥梁抗震理论的发展.结果表明:冻土场地地震效应显著,目前多年冻土区桥梁抗震设计中未充分考虑冻土场地效应的影响,且缺乏相应的抗震规范依据.大量数值分析结果显示,季节与多年冻土层均对桥梁地震响应产生显著影响,而目前多年冻土区桥梁结构-冻土体系的耗能机制及破坏特征的研究不充分,仍需大量震害调查和试验研究.对于多年冻土区桥梁工程广泛采用的桩基础形式,冻土层的存在使得地震作用下桩-冻土相互作用机理复杂化,桩-冻土相互作用理论计算模型有待完善.桥梁抗震分析中未充分考虑冻土水热效应的影响(冻土随温度和含水量等水热特性变化引起的力学性能的改变).上述问题都是今后多年冻土区桥梁抗震研究需重点关注的方向.     

跨断层铁路简支梁桥地震响应分析

为研究跨断层铁路桥梁的地震响应,基于MATLAB平台,引用公式及参数,合成地震动,然后将人工合成的跨断层地震动输入位移模型中,分别考虑跨断层的方向性效应和滑冲效应,在不同地震动方向作用下进行非线性时程分析。考虑不同设防水准,对桥梁结构内力、位移等进行跨断层地震响应分析,进而研究不同断层距下断层效应影响。结果表明,在顺桥向+竖桥向、横桥向+竖桥向地震作用下,随着断层距的增大,桥墩的内力、支座的变形和桥墩位移的变形都在减小;不同断层距对桥梁的内力、位移变形影响较大,当断层距大于50 km时,断层效应影响较小。     

上海地区地震动及场地效应对桥梁抗震的影响

对上海地区可能遭遇的典型地震动进行了 β谱曲线的分析与比较 ,进一步考察了场地效应的影响 ,并选取上海市内环线标准段和延安路 -成都路高架结构进行地震反应分析 ,对不同潜源、不同震级的地震动作用时的地震反应进行比较分析 .研究表明 ,上海地区桥梁应具有更高的抗震要求 ,建议针对上海地区特点对城市桥梁抗震规范的反应谱作适当修正