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。     

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。     

欧洲规范关于延性桥梁抗震设计方法的安全性评价

评价了欧洲桥梁抗震设计规范 (Eurocode 8,part2 ) [1] 关于延性桥梁抗震设计方法的安全性。以一座高架桥横向抗震设计为例 ,按 3个不同的性能系数设计圆柱式桥墩 ,根据欧规规定的最小配箍率配置箍筋 ,使用自编程序MCAP[2 ] 评价其实际达到的延性水平 ,并通过非线性时程分析评价其抗震性能。结果表明 ,欧洲规范规定的最小配箍率足以保证结构达到预期的最低延性能力 ,性能系数具有相当大的安全储备。同时可以借鉴欧洲规范 ,作为延性桥梁抗震设计的一种安全设计方法。     

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     

不同墩高下连续刚构桥抗震性能分析

以某大跨连续高墩刚构桥为依托,采用Midas/civil软件建立仿真模型,通过时程分析方法研究双肢薄壁墩参数在地震响应下对高墩连续刚构桥抗震性能的影响.以桥墩高度为主要参数,以模型阵型频率、桥墩墩顶、墩底位移及内力变化三个方面对其抗震性能进行评价.研究结果表明,随着其中一个桥墩高度的增加,桥梁频率不断减小,矮墩墩底及矮...     

钢筋混凝土桥墩刚度和强度折减系数确定

为了解析地预测钢筋混凝土桥墩在反复荷载作用下的非线性滞回特性 ,笔者运用实验中得到的力 -位移滞回曲线 ,对随轴压比、配筋率和配箍率的变化而变化的刚度和强度折减系数 ,进行了回归分析 ,并提出了计算表达式。按照笔者的理论力 -位移滞回模型 ,能预测现存钢筋混凝土桥墩的刚度和强度折减情况 ,对桥梁钢筋混凝土桥墩的可靠性和抗震性能的检验 ,有实用价值     

极端温度对板式橡胶支座连续梁桥地震响应影响研究*

为研究温度对板式橡胶支座连续梁桥抗震性能的影响,以1座两联3×30 m的预应力混凝土连续箱梁为对象,考虑极端温度对桥墩本构关系和橡胶支座力学特性的影响,运用MIDAS/Civil有限元软件对桥梁地震响应进行研究。通过对地震作用时不同温度工况下桥墩墩底弯矩、墩顶位移和支座位移的地震响应分析,得到极端温度对板式橡胶支座连续梁桥地震响应的影响规律。研究结果表明:与常温工况相比,极端温度引起支座刚度、桥墩混凝土材料参数的改变,使地震作用下极端低温工况桥墩内力和位移响应最大增大35.65%和24.78%,极端高温状态支座位移最大增大15.31%;温度变化对橡胶支座力学参数的影响会导致桥墩和上部结构连接刚度发生改变,导致桥墩和支座地震响应变化显著,使桥墩内力和位移响应均与温度呈负相关,支座位移与温度呈正相关;根据现行规范计算的极端低温时桥墩墩底弯矩偏小,极端高温时桥墩弯矩偏大,设计中应予重视;极端低温导致支座和桥墩刚度增大,会使交接墩地震响应较其他桥墩更显著,在设计中应着重关注。     

少筋钢筋混凝土桥墩M-φ曲线的计算

应用有限条法 ,对圆端形桥墩正截面弯矩 -曲率 (M φ)关系曲线进行计算。计算中针对桥墩截面低配筋率情况考虑了混凝土抗压强度计算、抗拉强度计算及钢筋的弹性段、屈服平台段和强化段计算。应用MATLAB编写了计算程序 ,并分析了受拉区混凝土抗拉强度对低配筋率钢筋混凝土桥墩M φ曲线的影响。最后用理论M φ骨架曲线验推得位移 -内力曲线与试验实测数据对比 ,证实了理论M φ曲线计算的正确性。     

钢管混凝土贯通横隔板梁柱节点的抗剪性能研究

主要对两种不同梁柱节点在往复加载作用下进行了动力性能研究。通过试验得到,钢管混凝土横隔板梁节点具有较高的抗剪承载力和良好的抗震能力。通过有限元模拟得到的滞回曲线与试验结果吻合较好,延性系数与试验结果基本一致,不同加固措施节点的极限承载力相似,但延性差异较大。     

基础弹性刚度变化对铁路简支梁桥地震响应的影响研究

以某特大铁路简支梁桥为例 ,考虑m值变化对基础弹性刚度的影响 ,笔者建立了铁路简支梁桥单墩有限元计算分析模型 ;运用大型通用软件ANSYS ,采用时程分析方法 ,对不同地震输入激励条件下的桥墩动力响应进行计算研究 ;研究结果表明 ,m值变化引起的基础竖向刚度的变化对桥梁结构地震响应的影响较大。笔者的研究成果为硬土质基础的铁路简支梁桥的抗震安全设计 ,提供了重要参考。     

基于地震易损性的连续梁桥减隔震方案研究

减隔震措施的合理配置是高速铁路地震经济性目标控制的关键。为了对采用不同减隔震装置的高速铁路连续梁桥抗震性能进行量化研究,基于桥梁系统地震易损性分析,选用4种减隔震方案进行对比分析。4种方案分别为:全桥抗震设计方案（方案1）、全桥双曲面球型隔震支座+粘滞阻尼器方案（方案2）、中墩摩擦摆+边墩普通支座与阻尼器配合方案（方案3）和全桥摩擦摆+边墩阻尼器方案（方案4）。结果表明:高烈度高速铁路桥梁须通过减隔震设计才能满足抗震设防目标,综合经济性和抗震性能2方面因素,方案4有效降低了结构内力响应和位移响应,为所列方案中的最优方案。     

近断层地震作用下考虑温度和碰撞效应的曲线梁桥地震响应分析

为探究大温差地区曲线梁桥在近断层脉冲型地震动作用下的地震响应和碰撞效应,以西北大温差地区某曲线连续梁桥为工程实例,建立全桥非线性有限元模型并考虑变温作用对支座刚度的影响;分别以桥墩内力、支座位移和邻梁碰撞效应为指标研究曲线梁桥在近断层脉冲型地震动作用下的地震反应特性。结果表明:温度越低,地震波作用于结构的内力响应越大;曲线梁桥在地震动作用下邻梁间碰撞为面-面碰撞,且温度越高,碰撞效应越强;高阻尼橡胶支座在低温下体现出较强的耗能能力,在大温差地区的桥梁抗震设计中可作为参考;近断层脉冲地震动相较于远场地震动,结构地震响应更大,对结构的破环性更强,故在近断层地区的桥梁抗震设计中应予以重视。     

基于模态参数的桥墩结构损伤识别数值研究

铁路简支梁桥桥墩横向振动时,可简化为墩顶具有集中质量的悬臂梁模型,地基约束用地基弹簧模拟。研究墩身的结构性损伤时,该模型与基底固结的悬臂梁模型原理相同。利用冲击振动试验法可以准确得到桥墩的一阶振型和一阶频率,利用这两个参数可以构造出一阶振型比、特征参数、一阶曲率模态差三个指标。以一混凝土悬臂梁为例,用一阶振型比、特征参数、一阶曲率模态差指标进行结构损伤识别的数值研究,总结了特征参数指标在结构损伤前后的变化规律。分析结果表明几个指标对损伤比较敏感。     

基于神经网络的矮塔斜拉桥近断层地震响应参数敏感性分析*

为研究近断层地震动对矮塔斜拉桥地震响应参数敏感性的影响,提出基于BP神经网络配合有限元分析的参数敏感性分析方法（FBSA法）,以某铁路矮塔斜拉桥为研究对象,进行参数化有限元建模,运用BP神经网络计算近断层地震动作用下矮塔斜拉桥响应以及自振频率对各参数的敏感性系数,分析近断层脉冲地震动对地震响应敏感性的影响规律。研究结果表明:FBSA法可快速、精确地完成敏感性分析,为抗震设计与优化提供更全面的参考;矮塔斜拉桥几何布置和截面尺寸对振型刚度影响较大;近断层脉冲地震动作用下,桥梁位移和内力响应明显增大,各设计参数对桥塔位移、桥墩位移和内力以及主梁横向位移和弯矩的参数敏感性具有显著影响,对主塔内力和主梁竖向位移参数敏感性的影响不明显。     

铁路简支梁桥桥台承受列车制动力的计算分析

铁路桥台是桥梁和路基之间过渡的结构物,列车制动力通过桥台进行传递,其传递的机理和数值大小对桥台设计意义重大。笔者首次应用桥墩线刚度概念,把长钢轨力传到路基或更多的桥跨上,目的在于增加桥墩台抵抗长钢轨力的能力,以减小每个墩台的长钢轨力。应用结构分析的伪动力法,对不同跨度、不同长度的铁路简支梁桥墩台承受制动力进行大量计算;确定了16 m,24 m及32 m跨度桥梁的桥墩台可能承受的最大制动力,并与试验结果进行对比分析;研究了桥台传递列车制动力的机理,为确定简支梁桥的墩台制动力设计值提供了理论基础。通过分析制动力作用下的桥台安全性问题及措施,提出了列车制动力率取0.2和有效制动力率取0.15比较合理的数值,以确保列车运营的可靠与安全。