玛多地震中大野马岭大桥震害机理分析

2021年5月22日青海玛多发生了M_s7.4级地震,从地震中桥梁震害情况看:此次地震的特点是断层北侧震害轻,南侧震害重。位于断层南侧的野马滩大桥是简支梁桥,发生大量落梁,是此次地震中受损最为严重的大桥之一;而位于北侧的大野马岭大桥是连续梁桥,仅发生了部分挡块开裂。其中原因值得深入研究。本文通过有限元分析软件Midas/Civil建立大野马岭大桥（上行线）模型,进行地震反应分析,讨论分析了大野马岭大桥在此次地震中的震害机理。发现南北向的地震动是造成该桥横向挡块破坏的主要原因,东西向地震动因受到桥台和纵向挡块的约束并没有出现严重损伤。若将该桥由连续梁桥变成简支梁桥,地震反应会有所变化,但总体趋势特点变化并不大。另外,本文通过现有资料选定5组地震动作为输入,进行地震反应分析,比较分析不同地震动对该桥的影响,并验证地震动模拟效果。     

青海玛多7.4级地震极震区震灾调查及分析

2021年5月22日2时4分,青海省玛多县发生7.4级地震,距震中26 km的野马滩大桥及周边区域为此次地震极震区（地震烈度Ⅹ度,面积约69 km2）,受损尤为严重。桥梁表现为落梁式破坏,房屋不同程度受损。对极震区内野马滩大桥及周边房屋进行实地调查与震灾分析,并提出灾后重建及震灾防御相关建议,包括组织专业人员进行灾区房屋安全鉴定,建议牧民居住建筑采用轻钢式结构,建议原地重建野马滩大桥并增加限位装置及连梁装置。     

泥石流对桥墩冲击力的试验研究

泥石流冲毁桥墩是桥梁在遭受泥石流冲击时的常见破坏形式。为了研究泥石流对桥墩的冲击力大小,通过调整黏土、沙、石子、水的不同含量,配置不同流变特性、不同密度的泥石流,使用所配置的原料在泥石流槽内对两种形状（圆形、方形）的桥墩缩尺模型进行冲击,综合考察了流变特性、流速、桥墩形状以及冲击力的关系。试验表明：试验配置的泥石流原料流变特性差异明显,且可以用简单的选择流变仪测得,用牛顿流体或宾汉体描述。泥石流的流速可用曼宁公式求得,而公式中的糙率系数与泥石流黏度满足幂函数关系。相同工况下,不同形状桥墩所受的冲击力差异明显,方形桥墩阻力系数普遍大于圆形桥墩。使用非牛顿流体雷诺数（Re）可以综合反映流变特性和流速,因此,圆墩的阻力系数可表达为Re的函数,而方墩则没有明显关系。为方便工程应用,可根据黏性泥石流、稀性泥石流对圆墩的阻力系数分别为2.3、0.9,对方墩分别为2.6、1.9进行选用。     

沉井下沉阻力离心模型试验研究

如何正确计算沉井的下沉阻力一直是沉井结构设计的难点,为了更加深入地研究沉井下沉阻力及其分布规律,通过离心机模型试验分别对4组不同埋深工况下的沉井进行了下沉模拟,对沉井侧壁土压力、刃脚斜面土压力、刃脚踏面土压力、沉井内外土面沉降进行了分析。研究结果表明：侧壁土压力随入土深度的增加呈先增大后减小的趋势,可采用分段函数形式对其大小及分布形式进行简化计算;刃脚斜面土压力呈三次多项式分布形式;随着刃脚入土深度的增加,刃脚斜面与踏面土阻力均显著增大,而单位投影宽度刃脚斜面与踏面土阻力比基本保持不变;沉井下沉会导致井外土面沉降,井内紧靠沉井内壁的土面沉降,离沉井内壁有一定距离的土面隆起。上述试验与分析成果可为理论研究与工程设计提供参考。     

压重顶进框构下穿高铁引起桥墩变形及控制技术

以某高速公路下穿京沪高铁工程为例,提出一种基于"卸载-加载平衡"理念的压重顶进框构方案,并对高铁桥墩变形及控制技术进行研究。结果表明,高速公路在高铁桥下开挖10 m深,开挖体量近10万方。采用压重顶进框构方案,施工中边顶进、边监测、边通过框顶堆土、桥下堆土、框内留土等措施加载压重,可有效控制高铁的隆起变形。在通车运营3个月后,高铁相邻桥墩累计最大差异沉降为2.7mm,距离规范限值留有46%的余量,满足规范要求。轨检表明,无砟轨道平顺性满足运营要求。对比分析表明,数值模型中粉质黏土压缩模量可采用P0~P0+100 kPa(P0为土体自重应力)应力区间对应的模量值,卸载模量可取为压缩模量的3~5倍。     

跨海大桥建设对胶州湾北部冬季结冰现象的影响

本文利用台站观测、卫星遥感以及专项调查等多种数据,综合分析了近年来胶州湾典型水文气象要素的变化特征及建桥前后水动力环境等的变化对冬季冰情的影响。结果显示,建桥以来冰情较重的年份冬季气温和年最低气温均处于近30年的低位,重冰期与年最低气温时段相吻合,且以跨海大桥为界,北部海湾结冰现象严重,而南部几乎无结冰。基于区域海洋水动力模型(ECOM)的模拟结果显示,跨海大桥建设可以从几个方面影响胶州湾北部海冰的生消,即大桥建设使胶州湾尤其是大桥北侧的水动力环境弱化,落潮时桥北侧水体堆积,涨潮时桥北侧向陆一侧水位减小;大桥对桥位南北1.5 km周围涨、落潮流场产生影响;流场的变化又使得悬浮物对流扩散和沉积物输运发生改变,大桥北侧局部区域水深变浅。     

大跨径斜拉桥主梁线形测控新方法研究及应用

大跨径斜拉桥结构刚度小、变形大，为保证主梁顺利合龙，施工过程必须快速精确定位主梁上各个节段的平面和竖向线形。区别于传统的极坐标主梁平面线形测控方法，本文提出采用全站仪自由设站法测控主梁平面线形；同时区别于传统的水准测量方法，提出采用全站仪间接高差传递的方法测控主梁竖向线形。介绍了两种新方法的测量原理，通过工程实例论证了新方法的可行性和实用性，且能够大幅度提高测控效率，可为其他大跨径桥梁主梁线形的测控提供一定的参考。     

大气折光系数测定及在悬索桥基准索股线形测量中的应用

大跨度悬索桥基准索股跨中位置处于百米高空，如何测得精确的垂度值，对主缆线形进行控制至关重要。本文分析了影响悬索桥基准索股垂度测量精度的主要因素，提出了基于实时大气折光系数改正的单向三角高程的跨中垂度测量新方法。在桥址区建立高精度的高差基准，通过对桥址区的大气折光系数的测定及改正试验，证明该测量方法切实可行。基准索股跨中垂度采用双测站进行测量，当双测站所测同一点绝对垂度互差小于10 mm时，取双测站所测垂度均值作为该点的垂度值。该方法的测量结果达到设计精度要求，对同类工程测量项目有借鉴意义。     

大跨钢桁梁形变对轨道平顺性的影响

针对由于大跨钢桁梁形变导致其上设置的轨道控制点(CPIII)空间位置的变化,进而导致轨道平顺性的测量结果受到影响的问题,该文从轨道维护角度出发,探讨大跨钢桁梁形变对轨道测量及平顺性影响规律。通过模拟实验对大跨钢桁梁形变引起的自由设站坐标、钢轨几何位置测量值以及轨道平顺性指标3方面的影响进行了深入讨论,结果表明:对于直线段大跨钢桁梁部分的轨道平顺性影响较小,对钢桁梁与两端混凝土梁连接处的轨道平顺性影响较大。     

Numerical simulations of a highway bridge structure employing passive negative stiffness device for seismic protection

A new passive seismic response control device has been developed, fabricated, and tested by the authors and shown to be capable of producing negative stiffness via a purely mechanical mechanism, thus representing a new generation of seismic protection devices. Although the concept of negative stiffness may appear to be a reversal on the desired relationship between the force and displacement in structures (the desired relationship being that the product of restoring force and displacement is nonnegative), when implemented in parallel with a structure having positive stiffness, the combined system appears to have substantially reduced stiffness while remaining stable. Thus, there is an ‘apparent weakening and softening’ of the structure that results in reduced forces and increased displacements (where the weakening and softening is of a non‐damaging nature in that it occurs in a seismic protection device rather than within the structural framing system). Any excessive displacement response can then be limited by incorporating a damping device in parallel with the negative stiffness device. The combination of negative stiffness and passive damping provides a large degree of control over the expected performance of the structure. In this paper, a numerical study is presented on the performance of a seismically isolated highway bridge model that is subjected to various strong earthquake ground motions. The Negative Stiffness Devices (NSDs) are described along with their hysteretic behavior as obtained from a series of cyclic tests wherein the tests were conducted using a modified design of the NSDs (modified for testing within the bridge model). Using the results from the cyclic tests, numerical simulations of the seismic response of the isolated bridge model were conducted for various configurations (with/without negative stiffness devices and/or viscous dampers). The results demonstrate that the addition of negative stiffness devices reduces the base shear substantially, while the deck displacement is limited to acceptable values. This assessment was conducted as part of a NEES (Network for Earthquake Engineering Simulation) project which included shaking table tests of a quarter‐scale highway bridge model. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.