连续梁桥纵向阻挡型限位装置防落梁效果分析

阻挡型限位装置在我国作为一种防落构造措施,没有经过计算和设计,难以对其防落梁效果进行有效评估。针对我国现阶段被广泛采用的多跨连续梁桥梁结构,采用非线性时程分析方法,探讨了阻挡型限位装置对结构地震反应的影响,结果表明:这种限位装置能够有效限制墩梁相对位移,发挥防落梁作用。但是由此引起的限位装置与过渡墩碰撞会显著增大过渡墩的地震响应,实际设计中应引起注意。安装限位装置还能够在一定程度上减小固定墩的变形,对结构进行延性设计时的变形能力也可以相应减小。本文还提出了针对40m跨径连续梁桥抗震设计时,阻挡型限位装置与过渡墩间隙的建议取值范围。     

基于限位索的简支梁桥地震防碰研究

强震作用下,简支梁桥固定支座容易发生破坏导致相邻梁体和梁台间产生较大的相对位移,引发邻梁碰撞,造成梁体的损坏甚至落梁。本文以我国西部某典型4×30 m公路简支梁桥为工程背景,分析了4种不同地震动激励下的碰撞效应,并在梁体间和梁台间引入限位索,进行了防碰撞研究。结果表明:在峰值加速度为0.30 g的地震动激励下,固定支座均出现了剪坏现象,梁体和梁台间最大相近位移超过了邻梁间距,均发生了碰撞;限位索可以有效地避免梁体间碰撞现象的发生,但在实际选用限位索数量时,既要考虑防碰撞效果,又要防止限位索拉断现象。     

限位墩对多跨连续梁桥纵向抗震性能影响探讨

强烈地震作用下,多联连续梁桥主梁之间极易发生碰撞,可能造成主梁间过大的纵向位移,最后出现落梁倒塌。若对某一联(4跨为1联)或某几联适当的位置设置刚度较大的抗震制动墩,即限位墩,来限制主梁的纵向位移,可减少震害。限位墩作为一个接受主梁碰撞的限位装置,能够减少墩梁的相对位移,减小落梁概率。本文将限位墩的数量/位置以及限位墩刚度作为一个重要的分析参数,采用El Centro波,峰值加速度分别调整为0.4 g、0.7 g和1.0 g,分析了各个参数作用下的结构动力响应,得到了墩梁相对位移随限位墩刚度变化的曲线,分析得出限位墩能一定程度上能够减少落梁方向上墩梁的最大相对位移,可以作为一种防落梁措施。     

梁式桥地震碰撞响应及防碰撞与落梁措施研究进展

简述了地震中观察到的桥梁结构地震碰撞现象,以及已经发展的各种模拟地震碰撞现象的理论分析模型.在此基础上,对桥梁碰撞反应发生机理、碰撞对结构构件抗震能力的影响以及有关防止碰撞发生及防止落梁的有效措施等方面的研究进展进行了回顾和总结.展望了有待进一步研究的问题,包括开展大比例尺的实桥模型地震碰撞试验研究、空间地震动对长跨梁...     

纵向限位连续梁桥分散减震效果参数分析

连续梁桥的地震作用大多由固定支座墩承担,为均衡地震作用在各墩间的分配、降低固定墩的地震反应,可在活动墩上设置限位挡块作为分散减震措施,使活动墩共同承担地震作用.利用有约束的刚体碰撞模型分析了梁部结构与限位装置碰撞时阻尼比参数的取值方法.考虑活动支座的摩擦非线性、限位装置的接触及材料非线性和钢筋混凝土桥墩的材料非线性,建立了设置限位装置的连续梁桥考虑接触碰撞的全桥动力分析模型,并分为限位装置弹性和弹塑性两个模型.采用非线性时程分析方法,对限位装置的初始间隙和刚度对连续梁桥分散减震效果的影响进行了参数分析,结果表明,可通过有限元分析合理调整限位装置设计参数,使限位装置对连续梁桥的分散减震效果最佳.     

行波输入下连续梁桥纵向墩梁相对位移碰撞效应分析

结合多跨连续梁桥的结构特点,提出了一种能模拟联间碰撞行为的连续梁桥碰撞分析模型.用非线性时程方法对行波输入下连续梁桥的地震碰撞反应进行了参数分析.结果表明:相邻联的周期比对短周期联位移的碰撞效应较大,考虑地震行波输入时伸缩缝处的碰撞效应可能会大幅度增大墩梁的相对位移,从而增大了地震作用下发生落梁的风险;墩梁相对位移随滑动支座摩阻系数的增大而减小.最后提出用一个碰撞效应增大系数来考虑连续梁桥相互碰撞对墩梁相对位移的影响,利用碰撞效应增大系数的概念为连续梁桥防止落梁的设计提供了一个新的思路.     

地震作用下隔震简支梁桥碰撞反应的振动台试验

由地震引发的碰撞是影响桥梁地震反应以及造成桥梁破坏的重要因素。本文对地震作用下隔震简支梁桥的碰撞反应进行了振动台试验。设计制作1个两跨简支的隔震梁桥模型,试验研究了梁间隙、邻梁质量比、隔震支座类型等参数对桥梁碰撞反应的影响。试验结果表明邻梁间隙、邻梁质量比、隔震支座类型等参数对桥梁的碰撞反应有着显著的影响。邻梁间隙越大,碰撞次数越少;邻梁质量比越大,撞击力越大。铅芯橡胶支座比板式橡胶支座耗能能力更强,可以有效降低邻梁之间的撞击力甚至避免碰撞发生。从而为桥梁防碰撞设计提供了可靠的试验依据。     

地震序列下落梁震害的防灾设计分析

地震的发生具有丛集的特征,主震发生之后通常伴随余震,主震震级越高其余震震级亦越高,对结构的破坏越大.桥梁结构作为重要交通枢纽工程,其在整个地震序列发生时应能确保通行.为得到桥梁结构在地震系列作用下的响应,选用集集地震序列对桥梁进行地震响应分析,结果显示结构在主震作用下发生落座,余震时有发生落梁的可能,对结构设置连梁装置,验证其在地震序列中的防落梁效果.结果显示连梁装置可有效减小桥梁上、下部结构相对位移,同时可提高结构整体性,使各桥墩平均分配地震力,并能在地震序列中有效防止落梁震害的发生.     

空间多点地震作用下桥梁结构碰撞响应振动台试验研究

地震造成的桥梁上部结构碰撞及落梁破坏在历次大地震中基本都能观察到,以往的研究大多数局限于地震作用下桥梁碰撞响应的数值模拟研究,相关的试验研究还不多。此外,这些研究中也少有考虑空间多维多点地震动作用引起的桥梁上部结构更大的异向振动。本文采用振动台台阵系统,对空间多维多点地震作用下相邻桥梁结构碰撞响应进行试验研究。试验设计制作了几何缩尺比为1∶6的桥梁模型,研究比较了空间多点激励以及摇摆基础与固定基础两种基础形式对试验模型地震碰撞响应的影响。介绍了试验模型的设计制作、传感器布置,给出了试验结果及模型桥梁碰撞破坏情况。试验结果表明,地震动的空间变异性不能忽视,较大的碰撞力会引起桥梁伸缩缝处混凝土严重的局部破坏,相比于固定基础,摇摆基础能有效降低墩的破坏程度,但提高了上部结构的碰撞及落梁风险。     

汶川大地震简支梁桥落梁震害与设计对策

总结了5.12汶川大地震中简支梁桥落梁震害及主要影响因素,发现除地震山体滑坡等地质灾害外,断层地表破裂、近断层地震动效应、桥台胸墙冲切破坏、防落梁构造措施单一及桥梁体型复杂等因素都是引起简支梁桥落梁震害的重要原因。提出了简支梁桥防落梁设计的基本理念及相关技术方案要点为允许墩梁间发生滑移,以降低桥墩承受的地震惯性力,以及盖梁提供允许的最大滑移长度及支座支承宽度,再辅助挡块或拉索限位器等共同防止落梁发生。最后结合现行规范,以拉索限位器为例给出了简支梁桥防落梁设计方法。     

形状记忆合金橡胶对高架桥梁碰撞减震效果的试验研究

地震作用下,高架桥梁相邻主梁间的碰撞会引起结构位移和加速度响应增大、应力提高,导致混凝土开裂、脱落和伸缩缝被挤压破坏,甚至引发桥梁落梁和倒塌等,因此采取减轻或者避免桥梁结构在地震作用下碰撞的措施显得尤为必要。设计制备了具有变形自恢复能力的形状记忆合金橡胶碰撞缓冲器,通过桥梁地震碰撞的振动台试验,研究了形状记忆合金橡胶缓冲器对桥梁碰撞的控制效果,提出了碰撞缓冲器吸能效率和结构自身耗能控制率指标。研究表明,形状记忆合金橡胶碰撞缓冲器具有稳定的吸能效率,能够大幅度降低桥梁结构碰撞加速度和碰撞力,这对于提高城市交通网络的地震安全性能具有重要意义。     

非规则连续梁桥纵向非同向振动地震反应

墩高不同可以造成桥梁相邻跨之间的振动特性存在显著差异,这种差异会导致产生非同向振动,并对相邻梁体地震碰撞力及构件间相对位移有影响,另外对抗震措施的有效性也有影响。主要完成的工作:(1)选择了一座代表性的墩高变化较大的实际非规则连续梁桥,采用成熟建模方法和软件建立了计算模型;(2)选择了多条代表性地震波,进行了纵向地震反应计算;(3)根据案例的计算结果,研究了相邻联周期比对该类桥梁地震反应的影响规律;(4)根据案例的计算结果,建议了周期比的合理取值范围和抗震措施的设计原则。     

相邻偏心高层建筑物间的振动台碰撞试验

地震引起的相邻建筑物间的碰撞过去多次强烈地震中出现,并造成了较为严重的结构破坏。为研究此问题,设计建造了两座缩尺钢质模型来模拟香港两座相邻的21层建筑,对其进行了一系列振动台碰撞试验,试验结果表明复杂结构间的碰撞可能是周期性的、群周期性的或混沌的,这主要取决于间距、结构参数以及地震动参数。碰撞引起的能量传递可能对较柔较轻的邻近建筑造成较严重的地震反应和破坏。     

高墩梁桥的地震冲撞效应及其应对策略初探

国内外多次地震表明了高墩桥梁的地震冲撞破坏现象,针对目前国内大量兴建的高墩梁桥,有必要研究高墩梁桥地震冲撞效应和减轻桥梁地震冲撞破坏的应对策略。本文根据高烈度震区的1座高墩梁桥建立全桥的空间有限元模型,并在墩-梁结合部伸缩缝处采用非线性接触单元模拟相邻梁间的冲撞行为,同时考虑了下部支座的影响;考虑不同的强震动输入,采用非线性时程分析方法,研究了高墩梁桥的地震冲撞效应及减轻冲撞的有效措施。研究结果表明:本文采用的冲撞力学模型能够合理地模拟地震作用下结构的冲撞现象;冲撞行为对结构的地震反应影响复杂;地震动特性对冲撞效应影响显著;调整伸缩逢宽度或设置弹簧-阻尼限位装置可有效缓解结构间的冲撞效应。     

地震作用下曲线梁桥双向碰撞作用影响分析

碰撞作用直接影响到桥梁不同构件的地震响应,是桥梁抗震研究中一直关注的问题。针对地震作用下曲线梁桥因主梁面内转动而发生主梁与切向桥台和径向挡块碰撞的现象,以1座3跨预应力混凝土连续梁桥为例,采用非线性时程分析方法,对曲线连续梁桥的双向碰撞作用影响进行研究,并分析了不同减撞措施的效果。结果表明:考虑双向碰撞作用后,下部结构响应有明显增加,主梁转动现象变得复杂,曲线梁桥地震响应分析中应通过建立精细化模型来考虑主梁双向碰撞作用的影响;在切向桥台处设置限位拉锁装置能起到较好的减轻双向碰撞作用的影响,以及采用减隔震设计后,减撞效果更明显,桥梁抗震性能明显改善,但合理减撞措施设计参数应结合曲线梁桥约束体系及结构设计参数进行体系分析确定。     

人字形曲线梁桥振动台试验研究

为研究人字形曲线桥梁在地震输入下的地震反应特性,按1/20的几何比例设计制作了一座人字形曲线桥模型,进行了单向和多向输入下的振动台试验。研究了人字形桥梁结构在地震作用下的震害现象,以及多向输入对梁跨中及邻梁碰撞响应的影响。结果表明:梁体和桥墩主要表现为以弯曲裂缝为主的破坏模式,墩梁相对位移随着地震烈度的增大而增大;梁跨中加速度响应在三向和双向输入下都较单向输入为大,双向和三向输入都会使邻梁间的相对位移较单向输入时增大,更容易使结构发生碰撞;人字形桥梁结构地震响应不但与地震波输入方向有关,且与输入地震波的频谱特性和结构的形式及自身特性有关。     

地震中线性与非线性系统结构碰撞的概率风险分析

<正>2014年2月《Earthquake Engineering and Engineering Dynamics》出版文章《地震中线性与非线性系统结构碰撞的概率风险分析》,地震引起的结构碰撞对高密度人口城市中的建筑物和其他应用性构筑物,如大跨度桥梁中的相邻桥台,是一种极大的风险。当地震发生时,建筑结构间发生碰撞,导致重大灾害的发生,如1985年墨西哥地震和1995年日本神户地震,造成了巨大损失。     

可替换式桥梁横向防落梁限位装置抗震性能研究

针对目前桥梁结构横向防落梁限位装置损毁后修复困难的问题,提出一种新型的带可更换耗能段的桥梁横向防落梁限位装置。分别以可更换耗能段的腹板厚度、腹板高度及安装位置等为参数,采用有限元软件ABAQUS建立了10个不同参数的装置模型并对其开展拟静力仿真试验,探讨其工作机理,验证其可更换的设计思想并剖析其破坏机理,研究各参数对装置滞回曲线、承载力、延性和耗能能力的影响规律。结果表明:该装置可通过先可更换耗能段破坏再竖板破坏达到多道设防和分级耗能的目的,且整个加载过程中装置的滞回曲线饱满、稳定、无明显捏拢,表现出良好的耗能能力;随着可更换耗能段腹板厚度的增加,装置屈服承载力、极限承载力、屈服位移、极限位移以及延性系数逐渐增大,耗能能力逐渐增强;可更换耗能段高度对装置屈服承载力影响不显著;随着可更换耗能段高度的增加,装置极限承载力逐渐增大,装置屈服位移先增大后减小,装置极限位移整体呈下降趋势,装置的延性系数和耗能能力逐渐减小;可更换耗能段的安装高度对装置屈服承载力和耗能能力的影响无统一规律,但与装置的屈服位移、极限位移及延性系数成负相关。基于本析结果,建议装置在满足承载力要求的前提下,应尽量选取可更换耗能段腹板厚度较厚、高度较小和安装位置较低的参数进行设计。     

城市桥梁地震碰撞反应研究与发展

地震时城市桥梁会因邻跨之间的碰撞而发生灾害.本文从桥梁碰撞的模拟模型、发生条件、影响因素、碰撞对桥梁抗震性能的影响以及防止碰撞的措施等方面,对国内外有关城市桥梁碰撞地震反应研究的成果进行了系统的总结和分析,得出以下结论：桥梁碰撞是多因素共同作用所导致的,并使得桥梁的地震反应更加复杂、呈现非线性;要准确评价桥梁地震碰撞反应需要建立更精确的模拟模型;选择合理的邻跨间距和支座宽度以及安装合适的消能减震装置,可有效地减小桥梁的地震碰撞反应.     

基于精细时程积分法的结构碰撞问题研究

结构碰撞问题是影响其抗震性能的一个重要因素。利用精细积分法无条件稳定、精度高和受时间步长限制小的特点,将其用于结构碰撞问题的求解,并进行了公式推导;基于精细积分算法对相邻结构体系进行了碰撞力反应谱研究,考虑了碰撞刚度、初始间隙、阻尼比等参数变化对碰撞力的影响。结果表明,精细积分法用于结构的碰撞分析,计算精度和效率较高,对求解结构碰撞问题是适用的;对碰撞力反应谱分析表明,碰撞力峰值随碰撞刚度值的增大而增大,若使相邻结构的振动特性一致或具有足够大的相邻间隙,可最大限度地减小结构碰撞响应;短周期结构不易发生碰撞。