钢管混凝土格构式梁桥设计参数抗震研究

以三跨一联钢管混凝土格构式高墩连续梁桥为研究对象,探讨了梁墩刚度比、缀管布置形式和有无减隔震装置设计参数对格构墩地震响应（墩底轴力、墩底弯矩和墩顶位移）的影响规律。研究结果表明:随着梁墩刚度比值的增大,桥墩的地震响应值先急剧下降之后逐渐趋于平缓减小;缀管布置形式参数对格构墩的弯矩响应值影响较为敏感,而轴力和位移值受其影响较小;减隔震装置对该类桥梁的隔震效果显著,隔震率随梁墩刚度比值的增大而减小。设防烈度等级越高,轴力隔震效果越明显,弯矩和位移的隔震率受设防烈度等级影响较小。该研究可为同类桥梁抗震概念设计提     

怒江四线特大桥现浇墩身横梁施工技术研究

大瑞铁路怒江四线特大桥主桥采用1-490m上承式钢桁拱跨越峡谷,引桥桥墩采用双柱式刚架墩,其中7#、8#交界墩墩高为110 m。以引桥主墩7#、8#及2#墩身横梁支架施工为例,解决类似桥梁在大跨度、大断面、高风险、双柱式刚架高墩、多组横梁的施工技术难题。分析采用贝雷梁牛腿支架法,采用支架作为传力介质,结合工程项目实例,通过对横梁浇筑传力支架结构体系方案在双柱式刚架高墩横梁上的应用,综合施工组织安排,阐述关键施工技术及工艺,提高施工效率,节约施工成本,加快施工进度,为类似双柱式刚架墩横梁施工提供参考。     

考虑碰撞-摩擦耦合效应的钢筋混凝土连续梁桥地震响应分析（英文）

为了研究连续梁桥主梁与横向挡块之间的碰撞-摩擦耦合效应及其对桥梁结构地震响应的影响,以一座钢筋混凝土连续梁桥为研究对象,基于OpenSees有限元程序建立了3座桥梁有限元模型,其中考虑了纵向、横向的碰撞单元及支座的失效.在此基础上进行了连续梁桥在双向地震激励作用下考虑碰撞-摩擦耦合作用的地震响应分析,并进行了影响参数分析.分析结果表明,碰撞-摩擦耦合作用会改变桥梁结构的内力分布并对桥墩产生额外的扭转力,摩擦系数及纵向碰撞间隙是2个重要因素.合理的摩擦系数及纵向碰撞间隙能够显著降低主梁地震响应,并且有效地将部分作用于固定墩的主梁惯性力转移至滑动墩,从而减小固定墩地震需求并改善连续梁桥结构的抗震性能.     

设有叠合柱的局部错层RC框架结构地震易损性分析

为研究某一设有叠合柱的局部错层钢筋混凝土（reinforced concrete,RC）框架结构在近断层和远场地震作用下的破坏概率,自定义钢管混凝土叠合柱塑性铰参数,并与试验对比验证塑性铰参数的有效性。采用SAP2000建立非线性分析模型,选取近断层和远场地震波共22条,分别以地震峰值加速度（peak ground acceleration,PGA）和最大层间位移角作为地震动强度指标和结构性能指标,基于增量动力分析（incremental dynamic analysis,IDA）结果和点估计函数对错层框架结构进行易损性分析。结果表明：对于远场地震动,结构满足“三水准”抗震设防要求,在罕遇地震下超越防止倒塌极限状态的概率仅为0.24%;结构在近断层多遇地震下仍能满足“小震不坏”的设计要求,设防地震下结构超越修复后使用极限状态的概率为53.63%,发生中等破坏的概率较大,罕遇地震下结构达到倒塌极限状态的概率为5.37%,较远场地震作用破坏更为严重。研究结果可为错层框架结构的设计和地震风险评估提供参考。     

建筑结构地震响应混沌特性及影响因素分析

采用混沌时间序列分析方法分别对以经典混沌信号和地震动为激励的结构响应进行混沌特性分析,从关联维数、Kolmogorov熵及最大Lyapunov指数等定量指标的角度,考察结构自振周期、地震动的类型和幅值等因素对结构地震响应的非线性特性的影响。研究结果表明:在经典混沌信号和地震动作用下,经过结构的放大和滤波作用,结构加速度响应仍然保留了混沌特性,且通过混沌参数的变化程度能够判断结构是否进入弹塑性状态。结构自振周期为结构加速度响应的混沌特性的主要影响因素;幅值对经典混沌信号作用结构下加速度响应的混沌特性影响较为显著;而地震动的类型、幅值等因素对地震动作用下响应的混沌特性影响更为显著。     

地震作用下铁路简支梁桥桥墩配筋率与频率的关系

基于大型有限元分析程序SAP2000计算出模型的自振特性和墩底地震响应,按照规范规定的配筋计算方法,采用偏心受压构件计算公式计算得到墩底截面的配筋率,对桥墩配筋率与频率的关系进行分析研究,得出不同设防地震烈度和不同场地类型条件下桥墩配筋率随着频率的变化规律,可为同类桥梁的桥墩配筋设计提供有价值的参考.     

高墩连续刚构桥梁地震反应分析

在通用有限元程序MSC.MARC中加入基于纤维模型编制的THUFIBER程序和三维实体单元模型分别模拟钢筋混凝土桥墩和桥梁上部结构,建立了高墩大跨连续刚构桥的有限元模型。采用汶川地震记录,针对四川境内某一实际桥梁,分析了行波效应对其地震反应的影响。结果表明:波速较小时,行波效应对墩顶的位移有利。墩底是地震分析时的危险截面,行波效应对结构反应较为复杂,在某些截面上可能加大,也可能降低,在抗震设计时,应考虑行波效应的影响。     

钢管混凝土双肢格构墩梁桥抗震优化设计

以黄桷湾特大桥为工程背景,选取轴压比、梁墩刚度比、系梁布置形式及柱肢混凝土强度等级为设计参数,应用Midas Civil有限元软件构造了20座三跨对称桥梁计算模型。研究E1地震作用下钢管混凝土双肢格构墩连续梁桥主要控制截面参数地震响应,探讨各设计参数对钢管混凝土双肢格构墩连续梁桥抗震性能的影响规律,并对全桥进行优化验证。研究结果表明:轴压比对地震作用下结构内力和位移有一定影响,建议控制在0.15~0.25;梁墩刚度比对结构的抗震性能影响较大,控制在4.08~10.90时结构的内力分布更加合理;核心混凝土的强度在C40~C50时取值较为合理。     

多点激励下多跨斜拉桥缩尺模型的地震响应研究.部分2:数值分析（英文）

研究目的:通过非线性动力有限元分析,模拟多塔斜拉桥在多点激励下的地震响应以及揭示其在强震下的倒塌破坏模式。创新要点:解决了多塔斜拉桥的非线性动力数值模拟技术,并首次模拟了多塔斜拉桥在强震下的破坏模式。研究方法:首先采用隐式的Newmark-β法求解多点地震激励下的非线性动力方程(图3),随后采用显式的中心差分格式对强震作用下桥梁的倒塌破坏过程进行数值仿真(图4)。重要结论:1.单主梁模型的数值结果可以很好地反映地震模拟振动台试验的地震响应结果;2.在加速度峰值为4.0 m/s2的El-Centro波时,多塔斜拉桥模型只出现了中塔支座的破坏;3.在加速度峰值为4.0 m/s2的江心波时,多塔斜拉桥模型先后出现了支座破坏、拉索与塔的连接破坏以及中塔上塔柱段的单元失效。     

格构式高墩连续梁桥设计参数抗震适用性研究

以(雅西高速)干海子特大桥为工程背景,采用迈达斯(Midas Civil2017版)有限元软件建立模型,选取墩刚度比、轴压比、柱肢截面含钢率、减隔震装置等作为关键的结构设计参数,研究E2地震作用下钢管混凝土格构式高墩桁梁桥弹塑性抗震性能和抗震适用性对全桥进行优化设计。结果表明,优化后的实桥模型可以大幅度降低地震响应,改善桁梁桥结构内力分布,提高结构安全可靠度,研究结果可为该类桥梁抗震设计提供技术支持,同时为钢管混凝土结构抗震规程进一步完善提供借鉴。     

新型格构式高墩连续弯梁桥抗震性能分析

以四川雅泸高速公路干海子特大桥为工程背景,采用Midas Civil有限元软件建立三跨一联钢管混凝土格构式高墩连续弯梁桥结构。进行E1弹性地震响应分析,探讨了该类新型梁桥结构的动力特性、内力分布规律,以及地震波激励角度参数对全桥各个指标的影响规律,研究结果表明:钢管混凝土格构式高墩连续弯梁桥结构刚度较柔、周期长,不可忽视弯扭耦合效应。上部主梁弯矩值控制截面位于固定支座位置处,扭矩峰值出现在梁端位置处;下部格构墩弯矩和轴力控制截面均出现在固底墩墩底,墩顶为桥墩位移控制截面。支座中心连线和与之垂直的方向均为最不利激励角度。     

New Factor to Characterize Mechanism of “Strong Column-Weak Beam” of RC Frame Structures

Most reinforced concrete(RC)frame structures did not achieve the "strong column-weak beam" failure mode in recent big earthquakes, resulting in a large number of casualties and significant property loss. To deal with this serious problem, a new column-beam relative factor was proposed to characterize the relative yield situation of column ends and beam ends. By limiting the column-beam relative factor, RC frame structures could achieve the "strong column-weak beam" failure mode under the excitation of strong ground motions. The limit values of column-beam relative factor were calculated, analyzed and verified by using structural simulation models for corner columns in the bottom story of structures, which are destroyed most seriously in earthquakes. The results show that the limit values should be analyzed under bi-directional ground motion and with different axial compression ratios of columns. The peak ground acceleration(PGA)of ground motions has no significant effect on the limit values, while the type of strong ground motions has a significant effect on the limit values.     

多点激励下多跨斜拉桥缩尺模型的地震响应研究．部分1：振动台试验

研究目的：创新要点：为多塔斜拉桥在一致激励和非一致激励下地震响应的研究提供地震模拟振动台全桥试验方法,并有助于加强多塔斜拉桥抗震性能和抗震设计的认识。1．建立了地震模拟振动台多台阵试验方法,并首次将其应用于多塔斜拉桥全桥比例缩尺模型的地震响应分析之中;2．通过地震模拟振动台试验,揭示了多塔斜拉桥在多点一致激励和多点非一致激励的地震响应特性并提出了多塔斜拉桥在强震下的破坏模式。研究方法：1．基于动力相似理论,设计与制作了多塔斜拉桥的全桥比例缩尺模型（图2）;2．利用地震模拟振动台多台阵试验,根据在不同地震波作用下和考虑行波效应后多塔斜拉桥模型的主梁和主塔响应,分析了多塔斜拉桥在多点一致激励和多点非一致激励的地震响应特性（图5～图8）;3．根据在地震波不同强度作用下多塔斜拉桥模型的主梁和主塔响虚,分析了多塔斜拉桥在强震下的破坏模式和地震响应（图9）。重要结论：1．江心波作用下该多塔斜拉桥的地震响应大于其他三种地震波;2．多塔斜拉桥在抗震设计时需要考虑行波效应的影响;3．在El-Centro波的加速度峰值高达4．0m／s^2时,多塔斜拉桥模型出现了支座破坏。     

MIDAS/Civil在预应力空心板简支梁桥结构抗震分析中的应用

以有限单元法基本理论为基础,介绍了有限元通用软件MIDAS/Civil在预应力空心板简支梁桥结构抗震计算中的应用问题.采用三维有限元法,实现了预应力空心板简支梁桥的动力特性模拟,分析了在E1、E2地震作用下,桥梁各控制截面的抗弯能力、抗剪能力,以及支座厚度和抗弯稳定性等抗震性能,并提出切实可行的抗震措施,为桥梁施工质量控制提供必要的理论指导与技术支持.     

双塔单索面人行钢斜拉桥的设计与受力分析

以某双塔单索面人行钢斜拉桥为对象,采用Midas Civil建立全桥空间杆系有限元模型,进行恒载、活载和承载能力极限状态作用下结构受力性能分析,同时开展该桥的动力特性分析。研究表明:对于该异形斜拉桥,活载引起的主梁和主塔弯矩效应较恒载作用下的结果更加显著;承载能力极限状态作用下,该桥主梁、主塔、斜拉索等主要承重构件的最大应力均小于材料容许应力,满足规范要求;动力特性分析结果表明主梁面内刚度和主塔面外刚度较小,此外遮阳棚的局部振动在高阶振型中所占比例较大,在地震作用下可能发生破坏;该桥的一阶竖向自振频率为1.92 Hz,不满足现行规范要求,建议采取有效的减振措施来控制人致振动响应。     

Shaking table test of pile-water-pier superstructure

The model test of seismic simulation shaking table is an important method to study the seismic design of bridge structure. In order to evaluate the seismic response and dynamic characteristics of pile-water-pier system for developing more reliable design procedures, shaking table model tests of a submerged bridge pier system, including pile groups-cap-pier and inertia mass, were conducted. Since different similitude laws corresponding to different test objectives affected the validity of test results, the similitude law with the aim to consider the effect of hydrodynamic pressure was proposed and confirmed through an actual example. Based on the test results, the effect of water around model on seismic response under seismic excitation input was analyzed and the failure level was judged by observing the variation of basic frequency. The test results indicate that the transfer function of analytical model with water is different from that without water, the natural frequency without water is always higher than that with water, and the first modal shapes are various. It is also concluded that the similitude law is suitable for practical application and the dynamic characteristics and seismic response of the structure system can be changed because of the existence of the surrounding water, which should be paid much attention in the further investigation.     

行波效应对张弦梁结构地震响应的影响分析

以广州国际会展中心单向空间张弦梁结构这一典型张弦梁结构为计算分析算例,应用大型有限元软件ANSYS对张弦梁结构的地震响应进行了空间非线性时程反应分析。通过考虑地震波以不同速度传播引起的行波效应,研究了大跨度张弦梁结构在此类情况下的地震响应,分析了大跨空间张弦梁结构在横向、竖向和纵向3向地震联合作用下考虑非一致输入条件的地震响应变化规律的关系。研究结果表明,行波效应的影响与波有关,不同地震波作用下结构的响应有很大的差异,视波速越小对结构的地震响应越明显。