车-桥-墩耦合系统演变随机振动分析

将梁简化为两端简支的欧拉-伯努利梁模型,桥墩简化为底部固结的柱,考虑两自由度车辆移动系统与桥面结构表面接触处不平整产生的随机激励,建立了移动车辆系统-桥-墩的耦合力学分析模型。根据子结构方法和演变随机过程一般理论,并应用模态分析法对车-桥-墩耦合系统进行随机振动分析,推导得到了桥墩位移、桥墩轴力、梁竖向位移协方差函数和均方值响应的理论计算公式。通过数值算例,比较了跨中位移的确定性响应和跨中位移的均方根值响应,讨论了在不同桥墩高度、不同车辆移动速度、不同桥面等级下桥梁跨中竖向位移均方根、桥墩轴力均方根的变化规律。     

直接基于位移的连续梁桥目标位移确定方法研究

目标位移的确定是直接基于位移的结构抗震设计方法的研究重点之一。现有的方法仅考虑了单个桥墩在地震中的反应,不能反映桥梁体系的真实情况。本文应用力学基本原理和塑性铰模型建立了钢筋混凝土桥墩在不同质量分布形式下的以墩底曲率表达的单墩目标位移方程。同时,考虑不同质量分布形式以及桥墩与上部结构连接方式的影响给出了整桥体系纵桥向的目标位移计算方法;对于横桥向,推导了一种简化的估计上部结构位移形状的方程,并依据该方程给出了整桥体系横桥向目标位移的计算方法。该方法的计算结果更贴近结构真实反应,可为结构设计提供更可靠的依据。     

基于位移设计的钢筋混凝土桥墩抗震性能试验研究(Ⅱ):振动台试验

通过模型振动台试验研究了基于位移设计的钢筋混凝土桥墩的抗震性能。以完成的拟静力试验中的桥墩试件为参考原型,利用基于位移抗震设计方法和现行桥梁抗震规范方法设计了4根1:2的钢筋混凝土桥墩试件并进行了模型振动台试验。对小震、中震和大震作用下桥墩试件的破坏形态、加速度和位移反应、位移延性系数和地震总输入能(耗能)等方面进行了比较分析。综合拟静力试验和振动台试验结果,可以认为基于位移设计的钢筋混凝土桥墩能够达到预期的延性抗震要求。     

圆钢管混凝土压弯构件荷载-位移滞回模型研究

本文采用数值计算方法，对圆钢管混凝土压弯构件荷载-位移滞回关系曲线进行了理论分析。理论计算结果与实验结果吻合良好。基于理论模型，分析了各参数，如构件轴压比、长细比、截面含钢率和材料强度等对圆钢管混凝土压弯构件荷载-位移滞回曲线的影响。最终提出-种圆钢管混凝土压弯构件荷载-位移滞回模型及位移延性系数的简化计算方法。     

客运专线桥梁基于性能的抗震设计研究

从基于性能的抗震设计理念出发,给出了客运专线桥梁结构的性能目标及各性能水准下的桥墩地震破损描述,明确并量化了桥墩各抗震性能目标的验算内容。给出了小震不坏及可控制中震损伤的验算方法,简化能力谱法计算位移延性系数,指出了大震时最大位移验算的不足,讨论了桥墩大震时地震损伤指数的计算与验算,通过算例详细介绍了基于性能的抗震设计方法与过程。     

碳纤维布增强钢筋混凝土柱延性性能的评估与分析

在试验研究的基础上，对碳纤维布提高钢筋混凝土柱延性的机理进行了分析，确定了碳纤维布用量、轴压比、剪跨比、矩形截面柱转角部位的形状等试验因素对碳纤维布加固钢筋混凝土柱延性的影响规律。在此基础上，重点对碳纤维布加固钢筋混凝土柱延性性能的评估与分析方法进行了研究，提出了碳纤维布加固矩形截面钢筋混凝土柱位移延性比的理论计算方法和简化计算公式。计算结果与试验数据能较好地吻合。工程技术人员可以应用上述方法，对碳纤维布增强钢筋混凝土柱延性性能进行合理的评估与分析。     

钢筋混凝土空心桥墩的振动台试验研究

为研究空心桥墩的抗震性能及影响参数,对9个不同配筋率、配箍率和轴压比的试件进行振动台试验。研究了不同性能量化参数对破坏现象、加速度响应、动力放大系数、延性和耗能等的影响。结果表明:轴压比和配筋率较小时,裂缝开展较多且位置距墩底相对偏高。增大配筋率,加速度响应、动力放大系数和位移延性系数增大,耗能减小;轴压比的影响与配筋率相反。增大配箍率,加速度响应和动力放大系数减小,位移延性系数和试件耗能增大。可为矩形空心桥墩的抗震设计提供参考。     

基于性能抗震设计中的等效线性模型研究

对6种等效线性化方法等效模型进行分析和总结,研究等效线性化方法应用于桥梁结构基于位移抗震设计的可行性及计算过程.以箍筋体积配箍率和桥梁结构承载能力为评价因素,对钢筋混凝土桥梁墩柱采用不同等效线性化方法进行基于位移的抗震设计,研究了等效线性化方法及阻尼调整系数对抗震设计结果的影响.研究表明,各种等效线性化方法应用于基于位移的抗震设计其计算结果存在较大差异,等效阻尼比对基于位移的抗震设计结果影响显著,不同的阻尼调整系数得到的计算结果也不同.在所研究的6种等效线性化方法中,Kowalsky方法、Iwan方法和欧进萍方法计算误差较小,随着位移延性系数的增大,Kowalsky方法的计算误差减小.应用Eurocode8规范提供的阻尼调整系数计算得到的结果与真实值较为接近.建议采用Eurocode8规范提供的阻尼调整系数和Kowalsky方法进行基于位移的抗震设计.     

城市桥梁粘滞阻尼器防地震碰撞分析与参数设计

研究了粘滞阻尼器防止城市梁桥地震碰撞反应的效果并提出了其参数设计方法。分析了线性粘滞阻尼器与非线性粘滞阻尼器阻尼系数的等效关系。运用随机振动理论与随机等效线性化理论建立了邻联间安装粘滞阻尼器后最大相对位移及墩顶最大位移的计算方法。以控制邻联最大相对位移小于实际间隙为目标,提出了防碰撞粘滞阻尼器参数设计方法。对1座4跨隔震连续梁桥进行了仿真分析,结果表明:粘滞阻尼器能有效抑制邻联的碰撞反应且不会显著增大桥墩的延性需求。在相同阻尼系数的情况下,粘滞阻尼器的速度指数越小,其防碰撞效果越好。利用人工波进行的时程分析结果验证了参数设计方法的可行性。     

基于位移设计的钢筋混凝土桥墩抗震性能试验研究(I):拟静力试验

通过拟静力试验研究了基于位移设计钢筋混凝土桥墩的抗震性能。利用基于位移抗震设计方法和桥梁抗震规范方法设计了各2根和1根1:2.5比例钢筋混凝土桥墩试件,对低周反复荷载作用下试件试验破坏形态、承载力、位移延性、滞回耗能、刚度退化等方面进行了比较分析,可以认为基于位移设计的钢筋混凝土桥墩能够达到预期的延性抗震要求,并且在相对耗能能力(与理想弹塑性模型相比)、刚度退化性能方面与现行规范抗震设计方法设计的桥墩相当。试验表明建议的钢筋混凝土桥墩基于位移的抗震设计方法是实际可行的。     

低周反复扭矩下再生混凝土受扭构件抗震性能试验研究

通过对两根再生混凝土试件(再生骨料替代率为100%)在低周反复纯扭荷载作用下的抗震性能试验,对再生混凝土纯扭试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力等进行了分析。研究表明,再生混凝土受扭试件在低周反复扭矩作用下滞回环呈反S形,延性系数在3.67～4.14之间,具有良好的抗震性能。结合混凝土结构设计规范推导了抗扭承载力的计算公式,其计算值与试验值符合较好,具有一定的参考价值。     

钢筋混凝土结构的屈服位移Chopra能力谱损伤分析与性能设计

本文提出了应用地震损伤指数评定结构抗震性能要求的方法。首先，建立了抗力谱曲线和结构损伤指数的关系，得到了反映不同设防水准损伤目标的结构地震务容许延性系数；其次，应用屈服位移Chopra能力谱法确定地震损伤延性系数；然后，提出了应用结构地震损伤延性系数和容许延性系数之间的关系来评定结构抗震性能的方法；最后，通过算例说明了本文方法实施的步骤。     

铁路重力式桥墩墩底局部加密纵筋高度研究

为研究墩底加密纵筋高度对铁路重力式桥墩抗震性能的影响,提出加密纵筋高度的确定原则,推导纵筋加密高度计算公式.设计5个不同加密纵筋类型的桥墩,通过数值分析研究桥墩的滞回曲线和骨架曲线,对比分析墩底加密纵筋后桥墩的抗震性能.研究结果表明:墩底局部加密纵向钢筋可有效提高桥墩的承载能力;桥墩抗震设计验算时截面配筋率可取墩底纵筋加密后的截面配筋率;数值分析结果验证纵筋加密高度计算公式的合理性.研究成果可为铁路重力式桥墩抗震设计提供有价值的参考.     

能力谱方法在桥梁抗震性能评估中的应用研究

位移延性是桥梁抗震性能的重要指标之一,以Pushover分析为基础的能力谱方法能够考察结构在地震下的弹塑性位移响应,是抗震性能评估的一种有效手段.文中阐述了能力谱法的基本原理,说明了基于弹塑性反应谱的能力谱方法在求解性能点时不需要进行迭代计算;基于弹性设计反应谱建立了相对应的弹塑性反应谱,结合某实桥,将能力谱方法和增量动力分析方法进行了对比,并根据不同的地震基本烈度和场地土类型进行了抗震性能评估.分析认为,能力谱方法计算简便,对结构1阶振型的地震响应占主导时,具有较好的精度,并能够基于设计反应谱来考察结构的弹塑性抗震性能,可用于桥梁抗震性能的评估.     

工程结构等延性地震抗力谱研究

研究结构的非弹性反应谱对改进现有的结构抗震设计、发展基于性态的抗震设计以及了解复杂地面运动特性与结构动力特性之间的关系具有重要的意义。利用大量的单自由度在强震记录作用下的弹塑性动力时程分析,对等延性地震抗力谱这一重要的非弹性反应谱进行了较为详尽的研究,给出了四类场地条件(基岩、硬土、一般土和软土)下的平均等延性地震抗力谱,总结了对工程结构的抗震设计和研究具有实际意义的规律和特征,并分析了场地条件、结构的延性系数以及周期等对等延性地震抗力谱的影响,提出了新的拟合公式,其成果可供抗震研究和设计直接应用。     

超高韧性水泥基材料新型框架节点性能研究

进行了9个超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)新型框架节点的抗震试验。研究了轴压比和核心区箍筋间距对新型节点承载能力、滞回特性和耗能能力的影响。结果表明,UHTCC节点出现了大量裂缝间距仅为1mm左右的微细斜向裂缝,节点的开裂荷载和抗剪承载力都有明显的提高。UHTCC材料可降低甚至消除节点核芯区箍筋的用量。在试验基础上,对UHTCC新型框架节点的开裂荷载和极限承载力进行了理论计算,计算值和试验结果总体吻合较好。     

轴压比对中等高度LC结构剪力墙抗震性能的影响

轻骨料混凝土(L ight-we ight concrete,简称LC)剪力墙的轴压比是剪力墙抗震设计时一个重要的控制因素,直接关系到其延性性能。为使设计规程具有足够的理论依据,本文通过对六榀轻骨料混凝土剪力墙试件的试验,研究了在低周反复荷载作用下,着重考虑不同轴压比对中等高度有边框剪力墙的破坏形态和变形性能的影响效应,对其滞回特性进行分析,计算了各剪力墙的刚度退化率与延性系数,并将无竖缝剪力墙与带竖缝剪力墙的抗震性能进行了对比。     

国内外延性抗震设计的比较

1971年美国发生圣.费尔南多地震,许多新建的桥梁结构遭到严重破坏之后,延性抗震得到重视,抗震设计方法正在从传统的单一强度理论向延性抗震理论过渡。目前,大多数国家的桥梁抗震设计规范已经采纳了延性抗震理论。本文针对几个主要的抗震设计规范,包括EC8、Caltrans、AASHTO、日本和我国公路桥梁抗震设计规范中的延性抗震设计做一个概述。主要内容有延性指标的定义及其计算方法和延性构件钢筋锚固和搭接长度的规定,本文对我国公路桥梁的延性抗震设计有一定的参考价值。     

Inclusion of P–Δ effect in displacement‐based seismic design of steel moment resisting frames

A procedure for treating the P– Δ effect in the direct displacement‐based seismic design of regular steel moment resisting frames with ideal elastoplastic material behaviour is proposed. A simple formula for the yield displacement amplification factor as a function of ductility and the stability coefficient is derived on the basis of the seismic response of an inelastic single degree‐of‐freedom system taking into account the P– Δ effect. Extensive parametric seismic inelastic analyses of plane moment resisting steel frames result in a simple formula for the dynamic stability coefficient as a function of the number of stories of a frame and the column to beam stiffness ratio. Thus, the P– Δ effect can be easily taken into account in a direct displacement‐based seismic design through the stability coefficient and the yield displacement amplification factor. A simple design example serves to illustrate the application of the proposed method and demonstrate its merits. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.