既有大跨度混凝土拱桥震害机理分析

以汶川地震中遭到严重破坏的金花大桥作为工程实例,基于现场震害调查资料和数值分析来研究金花大桥地震破坏机理。现场震害调查发现,金花大桥震害主要集中在主拱肋和拱上立柱,表现为混凝土开裂和拱上立柱环向裂缝等。数值分析结果表明,在地震荷载作用下主拱肋的拱脚截面抗弯能力比地震需求小,会出现弯曲破坏,拱顶截面抗震能力满足抗震需求;8#拱上立柱在柱底会发生弯曲开裂。数值分析结果与震害调查具有一致性,可为大跨度拱桥抗震设计提供参考。     

基于IDA的套箍加固拱上立柱抗震性能评估

以德阳金花大桥为工程实例,结合拱上立柱的实际震害,利用地震作用下的非线性计算模型,建立基于IDA的钢筋混凝土套箍加固拱上立柱抗震性能评估分析方法。通过分析表明,剪跨比对拱上立柱的抗震性能影响显著,高剪跨比立柱抗震性能相对较差,在地震作用下拱上立柱为易损构件;套箍加固拱上立柱的抗震性能提高明显,易损性显著降低,延性亦有一定程度改善。分析结果与震害调查具有一致性,可为拱上立柱抗震评估提供参考。     

大跨度连续刚架-拱组合结构桥梁的纵向地震响应研究

以广州新光大桥为例，建立了空间杆系模型，利用动态时程分析方法，详细分析了大跨度连续刚架-拱组合结构桥梁在纵桥向地震一致激励和行波效应作用下的地震响应。研究表明除边墩外，行波效应对拱肋上、下弦杆以及V型刚架斜腿地震内力响应均有较大影响；随着剪切波速的增加主拱顶相对拱脚的最大纵向位移呈递减趋势，而边拱顶相对拱脚的最大纵向位移基本不受剪切波速的影响。     

哪吒大桥地震响应分析

建立了哪吒大桥———钢桁加劲梁悬索桥的三维有限元计算模型,对该桥进行了振动特性和地震响应研究,对比分析了一致激励下和考虑局部场地效应、行波效应非一致激励下的桥梁地震时程响应的差异。计算结果表明,由于悬索桥的钢桁加劲梁采用半飘浮体系,纵向约束较弱,桥梁第1阶振型为钢桁加劲梁的纵飘;各阶振型的频率呈现出密集分布的形态;考虑地震波传播速度产生的行波效应的影响,桥梁的地震响应与一致激励下的地震响应有一定差异;局部场地效应对哪吒大桥的地震响应影响较大,特别是对大缆应力及结构变形影响很大;哪吒大桥在7度设防(地震波峰值加速度不超过0.15g)时,大桥的抗震安全性是可以得到保证的。     

超大跨度斜拉桥考虑行波效应的地震动随机响应研究

斜拉桥地震反应不同于其它桥型,具有明显的空间耦合效应.利用有限元理论对苏通长江公路大桥的空间抗震性能进行分析,重点研究行波效应对结构响应的影响,并与一致激励计算的结果进行比较,为大跨度斜拉桥抗震分析采用随机方法提供了一定的参考依据.研究结果表明,行波效应对斜拉桥结构内力有显著的影响,大跨度斜拉桥抗震性能分析必须考虑行波效应.而行波效应的影响与结构自身动力特性、视波速、构件位置及研究响应类型(位移与内力)相关.     

青海玛多7.4级地震桥梁工程震害特性分析

2021年5月22日青海果洛州玛多县发生7.4级地震,导致了显著的桥梁结构震害。本文基于现场调查,介绍了野马滩大桥、野马滩2号桥、黑河中桥、吾儿美岗大桥和雅娘黄河桥的典型震害特征。进一步结合地震断裂与桥位关系、地震台站的地震动记录与特性分析,初步分析了各桥的地震致灾要素和结构失效机理。野马滩大桥和野马滩2号桥整体划一的落梁震害可能系近断层法向的方向性效应所致;黑河中桥的结构轻微震害应系桥台的纵向约束作用,整个桥梁的纵向地震响应类似于整体式桥;吾儿美岗大桥结构南北方向的地震响应高于东西方向,同时减隔震支座与上、下部结构的有效锚固是发挥其减震耗能功效的必要保证;雅娘黄河桥未见水平方向地震作用所导致的显著震害特征,初步推断墩底的压溃破坏可能系震中竖向地震动所致。     

地震动空间变异性对千米级斜拉桥结构随机地震反应的影响

基于随机振动理论,以苏通长江公路大桥为背景,对超大跨度斜拉桥在随机地震荷载作用下的动力响应展开研究,详细分析地震动空间变化特性对千米级斜拉桥结构动力响应的影响.研究结果表明:相干效应对主梁纵向弯矩影响比较大,尤其是中跨部位;而局部场地效应相对影响较小.对于主梁轴力而言,行波效应影响较为显著,主梁轴力的最大值增大约70%之多,但对竖向剪力并无突出影响.与一致激励比较,行波效应使得跨中竖向位移均方根增大约74%,相干效应为60%,而局部场地效应为13%.对于不同的内力和位移响应,地震动空间变化特性的影响程度和规律不尽相同,必须区别对待,具体问题具体分析.     

考虑河谷场地效应的大跨CFST拱桥地震响应分析

本文对某特大跨上承式铁路钢管混凝土拱桥建立“V”型河谷场地有限元动力计算模型,结合时空解耦的时域动力有限元方法,研究“V”型河谷场地效应对其地震响应的影响,并考虑地震入射角、行波速度及地震动峰值等因素对场地效应的影响。结果表明:海拔高且坡度均匀的地形使地震波在反射过程中能量增大,海拔较低且坡度下陡上缓的地形使地震波在反射过程中能量减少,“V”型河谷场地效应使大部分钢管混凝土拱圈截面内力测量值放大作用明显;“V”型河谷场地地形效应与地震波的入射角、行波速度及加速度峰值等因素均有关联,且CFST拱肋面外受弯抗震性能受行波速度的影响较大。因此,钢管混凝土拱桥抗震设计中应注意场地地形效应及行波速度的影响。     

大跨度张弦梁结构的地震响应分析

本文分析了预张力的大小、撑杆的数目、地震的行波效应和结构约束条件对大跨度张弦梁结构地震响应的影响。结果表明：结构的初始地震响应随着索内预张力的增大而增大，然后逐渐趋于接近，与预张力大小无关；撑杆的数目和位置对结构的地震响应影响很小；与地震波的一致输入相比，考虑行波效应的索应力响应峰值增大62．9％，竖向位移响应峰值增大36．2％；张弦梁结构的地震响应对支座约束条件很敏感，约束条件改变，地震响应改变很大。     

行波效应对大跨度空间结构随机地震响应的影响

深入研究了行波效应对大跨度空间结构随机地震响应的影响,进一步完善了大跨度空间结构随机地震响应分析理论。推导了双支座、单自由度体系地震响应功率谱密度函数的解析表达式,研究了不同频率体系的响应峰值随地面视波速的变化规律,分析了多支撑点、多自由度体系的地震响应功率谱矩阵的特点,发现多自由度体系地震响应随地面视波速的变化规律与单自由度体系相似。数值模拟了某体育馆网壳结构在不同地面视波速情况下的随机地震响应,结果表明,考虑地震动行波效应后,结构地震响应随地面视波速的变化而显著变化,当视波速较低时其变化规律很复杂;且支撑点附近、受拟静力位移影响较大的部分杆件的地震响应明显增大,远离支撑点处、受拟静力位移影响较小的部分杆件的地震响应稍有减小。由此得出结论,对于大跨度空间结构的随机地震响应分析,必须考虑地震动的行波效应,尤其当受拟静力位移影响较大的部分杆件对结构抗震设计起控制作用时;且应对可能出现的地面视波速进行全面分析,作为结构抗震设计依据。     

青海玛多M7.4地震中桥梁地震破坏现象分析

2021年5月22日青海省玛多县发生了M7.4地震,造成玛多县境内的野马滩1、2号桥破坏,其主要表现为桥梁纵向位移过大导致多跨主梁落梁,桥墩也有不同程度的破损.经现场专家鉴定,地震影响烈度均突破桥梁抗震设计值,并且初步判断这种整齐划一的落梁震害的机理系近断层地震动方向性效应的强速度脉冲作用所致.野马滩大桥位置的地震影响烈度调查结果为Ⅸ,但是野马滩大桥附近无强震动观测台站,大桥附近没有获得地震动记录,这不利于野马滩大桥地震作用下地震响应和破坏机理的研究.另外,野马滩大桥的设计参数和折损情况也很难掌握,桥梁模型难以准确估计.为此,本文拟采用另一座同等抗震设防烈度的桥梁,通过有限元程序,使用反应谱法作为参考,同时使用拟合的地震动和脉冲记录进行桥梁结构反应时程分析,以便间接地揭示玛多地震桥梁地震反应特征和破坏机理.计算结果分析表明,所分析的桥梁结构地震响应位移和内力均超过罕遇地震设计值,其中一条地震动记录最大反应接近极罕遇设计值,导致桥梁结构出现破坏甚至损毁震害现象的出现.     

大跨度拱桥地震动输入模式研究

地震动输入是大跨度桥梁地震反应分析的重要一环。从明确大跨度拱桥的临界跨度入手,探讨了大跨度拱桥地震动输入模式中的行波效应、三向输入及其地震动选取问题。基于某大跨度钢管混凝土拱桥,建立了有限元分析模型,考查了行波效应及三向地震动输入对拱关键截面内力、减隔震支座位移及粘滞阻尼器冲程的影响。结果表明:给出的大跨度拱桥临界跨度确定方法合理,行波效应对拱顶轴力有重要影响,不考虑三向地震动同时作用会明显低估大跨度拱桥的地震反应。确定大跨度拱桥地震动输入模式时需考虑行波效应与三向地震动同时输入。     

液化场地重力式桥台震害模式及地震响应研究

地震液化区的桥台震害是桥梁结构的一种重要震害形式。以1976年唐山地震中发生震害的胜利桥为例,采用UWLC软件对胜利桥震害进行了数值模拟分析。研究液化场地重力式桥台的震害模式与地震响应,并将数值模拟结果与实际震害结果进行了对比验证;研究了桥台顶端侧向约束力和桥台底部液化层厚度对桥台震害模式的影响,并对桥台的两种不同地基处理措施的抗震效果进行了分析。研究结果表明:数值模拟结果与实际震害结果基本一致;梁的约束力对桥台的震害模式影响较大,进行桥台震害分析应考虑梁的约束力作用;桥台底部液化层厚度对桥台的震害模式影响不大。     

双向地震耦合作用下浅埋偏压黄土隧道共振特性研究

历次震害表明隧道等地下结构受地震影响较大,当地震动的卓越频率与结构的固有频率一致时,引发的共振会对结构产生更严重的破坏。针对共振这一地震中的特殊现象,通过ANSYS分析研究浅埋偏压黄土隧道在双向地震耦合作用下隧道衬砌各处的共振响应和围岩至衬砌段共振响应峰值的变化规律,同时考虑偏压角度和断面最大跨径对共振响应峰值的影响。研究结果表明：浅埋偏压黄土隧道具有多阶固有频率,衬砌的位移和应力均出现了共振现象且共振不表现出结构的自振频率特征;从围岩至衬砌段的共振响应具有放大效应;水平位移峰值随偏压角度的增大而减小;适当增大断面最大跨径对于抵抗共振是有利的;拱腰和拱脚处的主应力受共振影响较大,在隧道的抗震设计中应予以加强。     

大跨度弦支穹顶结构多维多点随机地震响应分析

采用虚拟激励法,以一大跨度弦支穹顶结构—济南奥体中心体育馆为研究对象,考虑结构静力初始状态的影响,分析大跨度弦支穹顶结构多点激励随机地震响应。研究结果表明：大跨度弦支穹顶结构受行波效应与部分相干效应影响显著,考虑地震动空间变化效应使径向杆、环向杆、环索及竖向撑杆控制构件内力增幅约分别达到了50%、39%、27%及150%;其中结构不同类型、不同位置构件提升程度不同,需对具体响应具体分析;考虑地震动多维输入相比单维输入增大达到30%;行波效应与部分相干效应对结构轴力响应的影响程度存在差异;单独考虑行波效应和部分相干效应不能得到结构的最不利响应。由此得出结论：为确保大跨度弦支穹顶结构的安全,必须根据场地条件选取多种可能的地震波视波速,同时考虑部分相干效应的影响进行多维多点随机地震响应分析。     

考虑场地效应的非一致激励下桥梁地震响应特点分析

本研究拟从常规桥梁（跨径不超过150m且桥长不超过600m）出发,考虑局部场地效应,对某工程场地的地震反应进行三维动力有限元分析。将计算得到的地表地震动作为桥梁桥墩处的非一致输入,然后再通过有限元时程分析计算得到桥梁的地震反应。通过与一致激励及考虑行波效应激励的地震反应计算结果进行比较,得出以下结果:由于局部场地条件对地震动的频谱、峰值加速度都有影响,与一致激励相比,考虑局部场地的非一致激励对于桥梁的下部结构反应影响较小,而对于上部结构响应影响明显;考虑行波效应的非一致激励对于桥梁地震响应有减弱效果。研究结果表明,仅考虑行波效应引起的地震动非一致性开展桥梁地震响应分析并不具备保守性。     

考虑行波效应的高聚物注浆修复埋地排水管道地震反应分析

高聚物注浆非开挖修复技术目前已广泛应用于地下管道的渗漏脱空修复处置,但对高聚物修复管道的地震响应目前采用的地震输入均为一致激励,并未考虑行波效应的影响.为此,文中依据弹性地基梁理论,建立考虑行波效应的高聚物注浆修复管道纵向和横向振动模型,地震输入采用人工生成的随机地震波,然后对管道振动微分方程进行求解,开展长埋地管道在...     

考虑结构-土-结构相互作用的区域建筑群震害评估

建筑群震害评估计算对城市区域地震损失评估和震后快速援助救灾有着重要意义。考虑到地震中建筑物相互作用对震害的影响,进行考虑结构间相互作用的区域建筑群震害评估计算。在已有的基于结构—土—结构动力相互作用(SSSI)分析的简化离散模型基础上,扣除基础转动对输出响应的影响,引入基础上部建筑结构非线性多自由度模型,得到考虑SSSI的简化的非线性多自由度离散模型,建立考虑SSSI的区域建筑群震害评估方法。以四川大学望江校区的建筑群在汶川地震中的震害评估为例,采用该方法对该校区建筑群在汶川地震中的震害进行评估计算。同时,也对未考虑SSSI情况下的该校区建筑群震害进行计算。运用HAZUS对建筑群在汶川地震中的震害进行计算。通过对比分析实际震害调查数据、HAZUS震害计算结果和本文建筑群震害计算结果可知,相比HAZUS震害计算结果,本文建筑群震害计算结果更接近实际震害调查数据;与未考虑SSSI的建筑群震害计算结果相比,考虑SSSI的建筑群震害计算结果精确度更高,更能反映建筑群的实际震害情况。     

门源MS6.9地震中大梁隧道地震动响应分析

2022年1月8日,青海省门源县发生M_S6.9地震,造成震中附近的兰新高铁大梁隧道受损,导致高铁长时停运。文章通过建立二维平面应变模型,加载双向门源波进行动力时程分析,得到了大梁隧道的地震动响应结果,并对模型在震后的受力变形及震害特征进行详细分析。结果表明：在门源波双向加载下,大梁隧道的地震动响应受水平地震荷载影响很大;沿着y轴正向,隧道的截面形状对纵向位移和加速度的地震动响应有加强作用;拱顶处地震动响应最大,其竖向及横向地震动响应加速度分别为5.206 4 m/s²、4.534 8 m/s²,竖向及横向位移分别为7.070 9 cm、0.641 5 cm;拱底处地震动响应最小,其竖向及横向地震动响应加速度分别为3.287 6 m/s²、4.511 2 m/s²,竖向及横向位移分别为4.851 6 cm、0.625 2 cm;拱肩、拱脚处存在明显的应力集中现象,拱顶、拱底、拱肩及拱脚处内力的受力形式发生变化,但是衬砌应力和内力的极值均发生在拱腰及拱脚处,说明拱腰及拱脚处为震害严...     

考虑行波效应的高墩刚构桥地震易损性分析

基于传统可靠度理论,结合IDA方法和大质量法,将空间效应引入地震易损性分析,提出了实现考虑行波效应的桥梁地震易损性评估方法。以一座墩高不一致的双肢薄壁高墩刚构桥为算例,建立系统近场和远场地震易损性曲线。结果表明:评估桥梁系统地震易损性时,宜考虑行波效应,否则可能高估其抗震性能;与远场地震易损性相比,近场地震易损性受行波效应影响显著;与矮墩易损性相比,高墩易损性对行波效应敏感。