钢筋混凝土桥墩抗震性能的试验研究之一——试验概况及试验结果

针对铁路桥梁中使用量最大、应用最广泛的单柱式桥墩 ,通过 2 4根大比例的桥墩模型的伪静力试验 ,研究了其延性抗震性能。通过对试验数据的分析 ,研究了这类桥墩的力—位移关系、滞回模式等变化规律。笔者对钢筋混凝土桥墩模型的动力抗震试验进行研究 ,其思路和方法 ,对提高和改善此类桥墩的抗震性、安全性以及工程抗震设计都是十分有益的。     

钢筋混凝土桥墩抗震性能的试验研究之二 试验结果分析与结论

笔者针对前文所述试验中出现的破坏现象和试验数据 ,通过统计分析 ,研究了该类桥墩的力—位移关系、延性变形能力、抗力特性、滞回模式、耗能指标、损伤破坏模式 ,以及配筋率、箍筋布置、剪跨比等结构参量对该类参数的影响 ,进而为实际铁路桥梁的延性抗震设计提供了必要的试验依据     

近断层地震动考虑能量损伤效应的非弹性强度需求

由于靠近断层处地震地面运动中速度脉冲作用的存在,导致传统的基于瞬时加速度反应谱的抗震设计,不能有效考虑由此带来的巨大能量耗散和位移需求。笔者采用代表性的脉冲型实际近场地震记录和人工模拟三角函数地震动时程,在分析累积输入地震动耗能和结构位移间关系基础上,提出了等效速度比的表达式;给出了近场地震动的等效变形需求表达式;提出了等价延性系数的概念,来考虑由于地震动能量耗散对结构的强度需求;经非线性时程分析方法对其稳定性进行了验证比较,有利于增强结构的安全性。     

无粘结部分预应力混凝土梁恢复力模型的研究

在已完成的16根无粘结部分预应力混凝土梁低周反复荷载试验的基础上,对不同配筋率的13根无粘结部分预应力混凝土梁进行了分析,建立了无粘结部分预应力混凝土梁的弯矩-曲率恢复力模型,根据得到的弯矩-曲率恢复力模型,采用虚梁法编程计算了无粘结部分预应力混凝土试验梁的弯矩-挠度滞回曲线,计算结果与试验结果吻合良好。恢复力模型的建立为无粘结部分预应力混凝土梁的抗震性能研究提供了理论依据,具有理论和工程实际意义。     

软土地区高墩梁桥抗震支座选型及横向约束构造研究∗

为了研究软土地区地震作用下高墩先简支后桥面连续梁桥的支座选型及横桥向抗震约束问题,选取了普通板式橡胶支座、钢阻尼滑板支座、LNR 橡胶支座和 HDR 高阻尼支座四种支座类型,以软土地区某(4×30)m 跨径高墩先简支后桥面连续梁桥为例,进行了延性抗震体系和减隔震体系抗震设计对比以及设置挡块的横桥向抗震约束效果研究。结果表明：软土地区高墩先简支后桥面连续梁桥墩柱配筋率主要由 E1 地震作用下墩底截面偏心受压检算工况决定,采用减隔震体系并不能降低桥墩配筋率。通过对采用四种不同支座桥梁的内力、墩梁相对位移以及配筋率方面综合分析可知,软土地区高墩先简支后桥面连续梁桥的周期较长,这类桥梁抗震关键问题是防止落梁、减小墩顶位移。采用普通板式橡胶支座并合理的设计纵横向防落梁装置的延性抗震体系更适宜于软土地区高墩梁式桥,合理设计抗震挡块可以起到很好的横向约束作用,避免横向落梁的发生。     

桥梁实用延性抗震设计方法研究

针对铁路桥梁中应用广泛的单柱式桥墩 ,考虑多种跨度 ,多种墩高和多种场地及多种地震烈度的情况 ,在进行大量的桥墩结构线性和非线性弹塑性动力计算分析的基础上 ,通过对大量数据的统计分析 ,得到桥墩线弹性最大弯矩比和非线性位移延性比参数的变化规律 ,基于概率性的结构随机地震反应理论 ,建立了由线弹性动力分析结果来估算桥墩结构的位移延性响应的方法。     

结构滞回阻尼比计算方法的改进研究∗

目前计算结构滞回阻尼比常用的方法是能量比法，该方法在给定滞回模型的基础上采用滞回耗能与结构总弹性应变能的比值求得结构滞回阻尼比，但该方法是建立在简谐激励下结构稳态响应的基础之上，对于真实地震下结构滞回阻尼比计算并不完全适用。考虑到这一不足，本文提出一种新的迭代计算结构滞回阻尼比的方法，在Carlos提出的结构滞回阻尼比计算方法的基础上，考虑地震激励频率对阻尼比的影响，通过改进Carlos迭代计算方法，得到了考虑地震激励频率影响的滞回阻尼比计算公式，通过该公式分析得出了不同延性系数和周期比对滞回阻尼比的影响规律，结果表明不同延性系数的结构滞回阻尼比会随着周期比的增大先增大再减小。本研究可为结构进入非线性状态后减震结构总体阻尼比的计算提供理论依据。     

廊桥壁式桥墩的数值分析模型对比研究

以一座梁式廊桥的壁式桥墩为例,基于有限元分析软件OpenSees,分别采用分层壳单元和纤维梁单元对其进行弱轴方向上的低周反复加载下的数值分析,对比研究了2种数值模型的滞回曲线和骨架曲线,并在位移延性比的基础上,给出了壁式桥墩各破坏状态的指标临界值。结果表明：分层壳单元模型和纤维梁单元模型均能很好地模拟壁式桥墩的承载力变化、剪切效应以及损伤累积,但前者可以更明确地表征不同侧向荷载加载方式下局部位置的抗震性能。同一损伤状态下,分层壳单元模型和纤维梁单元模型得出的壁式桥墩位移延性比差异较小。文中壁式桥墩基于位移延性比的损伤状态划分的临界值,可分别取为0.27,1.00,2.33,5.33,验证了采用普通柱式桥墩的损伤状态极限值作为壁式桥墩的各面外损伤指标值的可行性。     

等效阻尼比对基于位移的抗震设计的影响分析

等效阻尼比是基于位移抗震设计中确定等效周期的一个关键参数。通过对不同研究者提出的等效阻尼比模型进行比较研究,重点讨论了滞回模型、延性系数和等效周期对等效阻尼比的影响。结果表明,不同等效阻尼比模型的总体变化趋势是一致的;滞回模型对等效阻尼比有很大影响,Ramberg-Osgood模型的等效阻尼比是Flagshaped模型的2.56倍;等效阻尼比随着延性系数的增大而增大,尤其在μ=2～4范围内变化幅度最大;短周期与中长周期等效阻尼比相差2倍多,故等效周期小于1 s时,必须考虑其对等效阻尼比的影响。     

基于E-μ模型的约束屈曲支撑结构抗震设计与评估方法∗

既有中心支撑钢框架结构采用约束屈曲支撑进行替换加固时,常需进行多次非线性时程分析,以获取约束屈曲支撑的承载力和刚度.为避免大量的非线性分析与迭代计算,通过计算各参数条件下单自由度中心支撑钢框架结构和约束屈曲支撑结构的延性需求谱,建立了在延性需求满足抗震加固要求条件下的约束屈曲支撑结构等效耗能(E)与延性需求(μ)之间的关系,即E—μ模型.基于该模型提出了一种约束屈曲支撑结构抗震加固设计与简化评估方法.最终通过对一个6层中心支撑钢框架结构采用约束屈曲支撑进行加固设计与评估,验证了所提方法的适用性.