桥台-填土-结构相互作用对RC连续梁桥抗震性能的影响分析

为研究桥台-填土-结构相互作用(ASSI)对RC连续梁桥梁抗震性能的影响,分别探讨了台后填土、桩基和桥台处碰撞等在桥台数值模型中的作用以及相应的建模方法。以某5跨RC连续梁桥为例,基于Open Sees平台建立了非线性动力分析模型。考虑被动土压力和主动抵抗力对桥台的影响,建立了两种桥台力-位移非线性模型,分析了不同桥台模型对桥梁动力响应的影响。最后考虑了不同的台后填土类型,分析其对桥梁结构地震需求的影响。分析结果表明,考虑桥台-填土-结构体系会显著降低强震作用下桥梁各构件的地震需求;在同一地震波激励下,不同台后填土类型的计算结果相差十分明显。建议在以后桥梁的抗震设计中,有必要准确勘探桥台背后填土的性质,并考虑桥台-填土-结构相互作用对桥梁抗震性能的影响。     

承台高度变化对桥梁墩桩抗震性能的影响

以寿江大桥为研究对象,为研究承台高度变化对桥梁墩桩抗震性能的影响,采用规范公式计算和地震反应分析的方法,对寿江大桥在强震作用下的墩桩承载力进行分析。研究表明,原设计情况下,桥梁4、5#桥墩及其桩基在强震作用下承载力满足规范要求。变更设计承台提升14 m,设计基于现行规范地震烈度8度是满足要求的,但是4、5#桥墩对应的桩基在强震作用下(汶川地震重现的地震)都将发生受弯破坏,提出了桥梁设计相应抗震对策。对承台高度分别提升3 m、6 m、9 m、14 m进行桥梁墩桩地震反应分析,表明承台高度提升后桥梁抗震性能有所下降。研究为强震易发地区的高桩承台桥梁设计提供重要参考。     

中日规范中关于液化和侧向扩流场地桥梁桩基抗震设计考虑之比较

评述了我国液化场地和侧向扩流场地桥梁桩基抗震设计规范。总结了中日两国液化场地和侧向扩流场地桥梁桩基的抗震设计方法与技术细节,阐述了日本规范中液化场地和侧向扩流场地桥梁桩基抗震设计中的液化地基土反力折减系数的确定方法,以及土体液化侧向扩流对桩作用力的计算模式。指出我国规范中在液化和侧向扩流场地桩的抗震分析方法、不同土层分界处桩的抗震措施、桩的竖向承载力及桩的屈曲稳定性分析等方面存在的主要问题,据此给出了亟待改进的初步建议。这对我国桥梁工程的抗震安全性具有重要意义,可供我国工程技术人员参考借鉴。     

无缝桥抗震性能的对比研究

本文以一座三跨总长60 m的整体桥为案例桥,分别试设计了同跨径的半整体桥、延伸桥面板桥和常规连续梁桥。通过Midas/Civil软件建立四种桥型的有限元模型,并对其进行了E1和E2反应谱分析和时程分析,对比了四种桥型的结构反应峰值（墩顶位移、桥墩及桩基剪力与弯矩、台底位移、桥台桩基剪力与弯矩）。计算结果表明:当桥梁存在15°的斜交角,整体桥、半整体桥在地震动沿平行于桥台长边方向及其垂直方向输入时更不利,而延伸桥面板桥和常规连续梁桥在地震动沿顺桥向和横桥向输入时更不利。四种桥型在地震作用下:整体桥抗震性能最优异,但其台底位移、桥台桩基的剪力和弯矩最大;半整体桥台底位移、桥台桩基的剪力和弯矩最小,其墩顶位移、桥墩及桩基的剪力和弯矩仅比整体桥大;延伸桥面板桥和常规连续梁桥的墩-梁相对位移远大于整体桥和半整体桥,不适用于地震基本烈度高的区域。     

液化场地桩-土地震相互作用p-y曲线分析方法研究

目前,我国尚缺乏液化场地桩-土-桥梁结构地震相互作用分析的合理数值模型与简化分析方法。鉴于此,直接针对振动台试验,基于非线性文克尔地基梁模型,考虑桩周参振土的质量惯性力、上部结构的惯性力、土体辐射阻尼等效应,建立了液化场地桩-土-桥梁结构地震相互作用的p-y曲线分析模型,并给出相应的简化方法。针对振动台试验进行了0.1g El Centro波输入下的分析,验证了桩-土地震相互作用分析方法的正确性,并且推荐了计算参数的合理选取方法,可用于液化场地桩-土地震相互作用的分析。提出的液化场地桩-土地震相互作用p-y曲线简化分析方法,为实际桥梁桩基抗震设计与分析提供一定参考。     

梁的约束对液化场地桥台震害模式的影响分析

为深入研究液化场地梁的约束对桥台震害模式的影响,首先在对唐山地震中胜利桥震害调查的基础上,采用有限元软件UWLC对该桥震害进行数值模拟分析,并将数值模拟结果与实际震害结果进行对比验证。研究结果表明:数值模拟结果与实际震害结果基本一致,说明采用UWLC软件进行震害数值模拟分析是可行的。然后对有、无桩基条件下梁的约束力和液化层厚度对桥台震害模式的影响分别进行数值模拟分析。研究结果表明:在地震作用下,桥梁发生落梁破坏后会导致桥台的滑移破坏更为严重。与无桩基的重力式桥台不同,桩基桥台的震害模式均表现为前倾式破坏,这主要是因为桩基础限制了桥台底部的水平移动。梁的约束力对桩基桥台震后残余位移的影响程度要明显小于无桩基桥台。对于重力式桥台,液化砂层对地震波的中高频段有一定滤波作用,反映出液化层的减震作用;而对于桩基桥台,由于桩-土-台身的相互作用,液化砂层的减震效果不明显。     

液化侧扩流场地桥梁桩基抗震研究进展

震害调查表明,强震下液化侧扩流场地桥梁桩基破坏严重。为此,国内外学者针对液化侧扩流场地桥梁桩基抗震问题开展了大量卓有成效的研究尝试。本文系统总结并评述了液化侧扩流场地桩-土-桥梁结构地震相互作用的基本规律、力学机理、荷载特征与失效机制及其影响因素等的研究成果,全面阐述了液化侧扩流场地桥梁桩基抗震方面的试验、分析方法与数值模拟技术的最新进展,并指出这类场地桩基抗震研究尚存在的主要问题与亟待解决的难题。这项工作对我国桥梁工程的抗震安全性具有重要意义,可供我国研究人员与工程师参考借鉴。     

整体式斜交桥抗震性能分析

相比正交桥,斜交桥在地震作用下其上部结构更易发生平面内大位移甚至落梁,而将主梁与桥台浇筑形成一个整体,成为整体式斜交桥有望有效减轻斜交桥震害,但在桥梁抗震分析与设计时需考虑桥台-土及桥台桩-土的动力相互作用。为深入掌握整体式斜交桥的动力特性及地震响应特点,以美国东蒙彼利埃桥为原型,采用SAP2000分析软件建立了不同斜交角度及台后土密实度的全桥三维有限元模型,利用模态分析及非线性时程分析对整体式斜交桥展开研究。结果表明:整体式斜交桥在地震作用下纵横向耦连明显,且存在明显的扭转效应。随着斜交角度的增加,台后土对于桥梁的纵桥向位移抑制作用逐渐减小,纵桥向抗侧刚度降低,桥梁纵横向耦连程度加强;随着斜交角度的增加,桥台钝角与锐角处最大土压力的比值增大,当斜交角为45°时可达2倍左右;随着台后土密实度的增加,桥台-桩节点处的桩顶弯矩降低,但随着斜交角度的增加,台后土密实度的影响趋于不明显。     

强震作用下桥台对斜交连续梁桥抗震性能的影响研究

为研究强地震作用下,桥台及台后土体对斜交连续梁桥抗震作用的影响。以一座三跨连续斜交箱梁桥为依托,应用sap2000建立不同斜度的模型,针对有、无桥台两种工况,采用非线性时程分析方法,研究了纵向不同地震动强度输入下,桥台及台后土体作用对不同斜度的连续梁桥主梁和桥墩位移的影响规律,并对桥墩的延性性能进行分析。研究结果表明:桥台及台后土体的存在会抑制主梁的纵向位移,大大增加主梁梁端的横向位移,地震动幅值越大,这种作用越明显;桥台及台后土体作用会减小墩顶纵向位移和墩底纵向弯矩,降低桥墩纵向位移延性需求,提高桥墩纵向安全性,斜交角越大,该影响效果越小;桥台作用对桥墩的横向反应几乎无影响。建议在桥梁抗震设计时应考虑桥台以及台后土体的作用,并针对不同斜度的连续梁桥采取相应的抗震措施,以提高其抗震性能。     

桥梁结构抗震挡块的研究现状与展望

综述了桥梁抗震挡块的几类典型结构形式,对常见挡块的实际震害形式、破坏机理以及力学分析模型的研究现状进行了分析,归纳总结了不同规范中桥梁抗震挡块的设计方法。对当前挡块抗震研究和设计中存在的问题进行了分析和讨论,并提出了一种新型的预应力装配式超高性能混凝土(UHPC)挡块形式。研究结果表明:传统整体式混凝土挡块的主要破坏模式为斜剪和平剪破坏,既有试验中已对两种模式的破坏机理进行了较深入的研究;相比传统整体式混凝土挡块,滑移型混凝土挡块和弹塑性钢挡块在抗震设计中更具可控性,值得进一步在国内推广和应用;美国规范按挡块类型分别给出了不同的设计策略,并对挡块的承载力计算方法和配筋形式进行了说明,值得我国桥梁抗震设计规范借鉴;提出的装配式UHPC挡块具有传力简单明确、自复位和震后修复更换方便等特点,可作为我国中小跨径桥梁结构抗震挡块设计及加固的一种有益补充,值得进一步展开深入的研究。     

整体式桥梁动力特性及抗震性能研究

为深入了解整体式桥梁的动力特性和抗震性能,建立台-土有限元模型,并提出合理的台-土相互作用数学模型,然后利用Midas Civil整体模型研究台-土相互作用、桩-土相互作用、桥墩构造等因素对整体式桥梁抗震性能的影响。结果表明：与简支梁相比,同等跨度下整体式桥梁的纵向刚度明显提高,但横向刚度差距不大;台后土的约束刚度大小对桥梁的静动力特性不产生明显影响,整体式桥梁根据我国现有规范计算台后地震力相对保守;改变桩-土约束刚度对整体式桥梁的抗震性能影响不大;提高桥墩的横向刚度,将独柱墩改为双柱墩能大幅提高结构抗震性能。研究结论及台后土压力系数的计算方式,可供整体式桥梁抗震计算提供参考。     

钢箱系杆拱桥抗震性能分析

以某钢箱双曲拱桥为工程实例,通过建立有限元模型,分析了该桥的自振特性和地震作用下的反应。并以设计值作为参考标准,分析讨论了随着桩基长度和约束条件的变化,该桥自振特性和抗震性能的改变,研究发现桩长和约束条件都对桥梁的动力性能有较大的影响。研究结果可为钢箱系杆拱桥的合理抗震设计提供参考。     

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。     

桩基础抗震性能的简易评价方法

桩基础的抗震性能可从承载力和变形两方面来评价.承载力可考虑地震时作用于结构上的荷载组合,多采用拟静力法进行分析,不同因素变异的影响可用概率分析或可靠度方法予以考虑.变形分析多为按承载力设计之后的校核,其中地震力和土体参数以及地质条件等因素影响可分别加以评估.本文着重阐明基于一维波动方程和概率分析的桩基抗震性能实用分析方法,并以桥梁桩基础为例进行讨论,其中考虑的关键因素为设计地震加速度、测站记录、基桩尺寸及其配筋率.研究表明,当土层液化可忽略时最大弯矩会发生在桩顶,故增加桩顶延性可有效提升桩基础的抗震性能.     

基于性能的既有钢筋混凝土建筑结构抗震评估与加固技术研究

根据我国现行的建筑结构抗震规范,无论是新建建筑结构的抗震设计还是既有建筑结构的抗震评估与加固,均通过小震弹性承载力计算 抗震延性构造措施来达到"小震不坏、中震可修、大震不倒"的抗震设防目标(对于不规则且具有明显薄弱部位的建筑结构还需要进行罕遇地震作用下的弹塑性层间变形验算)。对于抗震延性构造措施不满足现行规范的既有建筑结构的评估、改建、扩建,如果仅通过小震弹性的承载力计算,显然无法达到"大震不倒"的目标。本文通过引入国际上先进的基于性能的结构抗震思想,以结构层间位移和结构构件变形作为性能目标,从定量上解决了既有钢筋混凝土建筑结构的抗震评估与加固问题。     

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。     

5跨连续中承式钢管混凝土拱桥抗震性能分析

钢管混凝土拱桥由于桥型优美在城市桥梁中得到广泛应用,对某正在设计的5跨连续巾承式钢管混凝土拱桥进行了动力特性和抗震性能分析,根据该桥的结构特点,建立了’该桥的空间有限元分析模型,计算桥梁的自振特性,基于反应谱方法计算了该桥在横向、纵向水平地震反应,计算结果表明：该桥拱肋的面外刚度相对较小,在桥梁振动中首先出现拱肋的面外振动;桥梁的竖向振动表现为拱肋与桥面的整体竖向振动,其基频明显比拱肋面外振动大;主拱肋的轴力由横桥向地震动控制,其他内力由纵桥向地震动控制;地震作用对弯矩的影响较大,故主拱的内力计算应考虑地震力的影响;在设计计算中除常规关键点应作为控制点外,内外拱连接处也应作为控制点。计算结果已为该桥的抗震设计提供了参考。     

无伸缩缝桥梁的动力特性计算与试验研究

福建省永春县上坂大桥是目前我国修建桥长最大，采用整体式桥台的无伸缩缝桥梁。本文通过该桥的动力试验研究了该桥在天然脉动荷载作用下的自振特性，采用结构分析软件ANSYS建立全桥的空间模型，计算该桥的自振特性，与实测结果进行了分析比较。实桥试验还测试了无障碍行车试验和跳车试验这2种车辆激振作用下桥梁的强迫振动特性，并把实测的荷载冲击系数与新桥规的计算结果进行比较。研究结果有助于对该类桥梁动力特性的认识，有利于进一步开展无伸缩缝桥梁的抗震性能研究。     

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.     

大直径扩底灌注桩的地震反应特性

大直径扩底桩的地震反应分析对其抗震设计至关重要。本文采用ABAQUS有限元程序建立地震荷载作用下扩底桩-土-结构和普通等直径桩-土-结构动力相互作用体的三维有限元模型,分析大直径扩底桩与普通等直径桩地震反应的差异。桩周土采用Drucker-Prager弹塑性模型以考虑土体的非线性,桩体采用线弹性模型,桩与桩周土之间设置非线性接触。输入Imperial Vally地震波,对两种桩基的地震反应进行了数值计算,分析了桩土模量比、软夹层、上部质量等因素对桩基地震反应的影响。结果表明:与普通等直径桩相比,扩底桩的抗震性能没有明显提高,扩底直径对抗震性能影响不大,增大扩底桩直径,并不能提高扩底桩的抗震性能;上部结构的质量及桩土模量比对桩基的动力响应影响显著。