桥梁气象专题研究与服务

根据实际开展的桥梁气象专题研究，分析桥梁气象研究与服务如何面对国内大型桥梁建设发展趋势所带来的机遇和挑战，提出开展桥梁气象研究与服务的必要性，并从桥位气候背景、桥位气象参数取值、桥梁气象研究方法以及桥梁施工及营运期气象服务与保障等方面介绍桥梁气象专题研究及服务应开展的主要内容，同时，给出一个已投入实际使用的桥梁施工期气象环境监测与预警系统的建设思路。     

强震作用下冰水域桥墩动力响应研究分析

地震作用下冰水域桥墩受到动水压力与动冰荷载的的双重影响。基于Morison动水理论和Croteau动冰力模型,提出一种适用于冰水域桥墩动力时程反应分析的简便计算模型,通过振动台试验验证了其有效性,并分析了海冰质量和水深对冰海域桥墩动力响应的影响。结果表明,强震作用下有冰时墩底最大曲率比无冰时最大增加8.93倍,桥墩被自由冰包围时,墩底截面出现最大曲率时对应的海冰质量随着水深的增加而变大;随着冰质量的持续增大,墩身最大位移易超越极限位移,造成桥梁垮塌,在桥梁设计中应重点考虑。     

整体式桥台地震反应机理分析

整体式桥是一种新的桥型,能够极大地节省长期维护和运营费用,值得在国内大力推广应用,但目前对整体式桥台在地震作用下的动力反应还很缺乏认识。通过对典型的单跨整体式桥台的地震反应进行动力数值模拟,分析了地震加速度峰值、桥台高度、桥梁跨度等主要因素的影响及其机理,并探讨了桥台后增加柔性隔离层及采用加筋土这两种措施的减震效果。结果表明,目前桥台抗震规范采用的M-O方法不能合理地描述整体式桥台后动土压力的大小和分布,其预测结果偏不安全;柔性隔离层虽然可以减小桥台后的动土压力,但同时也会导致较大的桥台变形和弯矩;填土中加筋能够提供水平拉力,可以有效减小地震作用下桥台的最大弯矩和水平位移。     

波形钢腹板混凝土箱拱地震响应分析

采用时程分析法,对三向地震动作用下的波形钢腹板混凝土箱拱新型结构的地震特性进行分析,通过与混凝土腹板的混凝土箱拱动力特性和地震响应特点的对比,得出该新型拱圈结构具有较优越的抗震性能。同时,把三向地震作用的结果与在两个主方向(纵桥向和横桥向)同时施加地震动的计算结果进行比较,得到竖向地震动对波形板箱拱地震响应的影响程度。     

基于IDA的高墩大跨桥梁地震易损性分析

针对目前我国桥梁抗震设计规范仅适用于墩高40m以下规则桥梁的现状,以一常见山区高墩大跨连续刚构桥为研究对象,采用IDA方法分析了桥梁结构在15条地震动下的动态响应,得到桥墩各截面在所有地震动作用下的曲率包络图。以高墩最不利截面的材料损伤应变所对应的截面曲率为损伤指标,结合能力需求比对数回归分析,计算了高墩在不同损伤状态下的破坏概率,建立了墩柱易损性曲线,同时还建立了梁端支座的易损性曲线。基于联合失效概率分析方法,形成了桥梁系统易损性曲线。分析结果表明:薄壁空心墩连续刚构桥在强地震作用下高墩发生破坏的部位主要集中在墩顶和墩底区域;墩柱发生完全破坏的概率极小,但桥台处梁端活动支座的地震损伤概率较高;桥梁系统损伤概率能够更加准确地反映高墩大跨桥梁的真实抗震性能。     

改进曲率模态识别桥梁损伤位置方法研究

结构健康监测和结构状态评估的主要前提之一是结构损伤识别。基于曲率模态对结构局部损伤比较敏感和频率指标测试简单方便、精度高的特点,本文提出了一种以结构的曲率模态为基础,综合考虑频率的变化的改进的结构损伤识别方法。随机子空间方法是一种行之有效的基于环境激励的结构状态识别方法。该方法的主要优点是无需人工激励,不中断桥梁的运营。为此,论文提出了一种不中断桥梁运营的基于改进曲率模态的桥梁结构损伤识别方法。最后用一三跨连续梁的有限元模型对该改进方法进行了验证。结果表明,采用随机子空间结合改进的曲率模态方法可以在不中断桥梁运营的前提下有效地识别出桥梁的损伤状况。     

地震作用下混合桥结合段的极限承载力分析

采用Nishiumi算法分析地震作用下混合桥结合段的极限承载力时,未考虑贯穿钢筋对混合桥结合段剪力键承载力的影响作用,分析出的极限承载力结果与实际结果差异较大。提出新的地震作用下混合桥结合段的极限承载力分析方法。通过分析计算得到栓钉类剪力键和钢筋混凝土柱类剪力键的极限承载力,设计新的极限承载力分析试验,通过设计剪力键试件、试件地震加载和试验测试点安置和测试内容安排,分析地震作用下混合桥结合段剪力键的极限承载力。分析结果说明,所提方法可准确分析地震作用下混合桥结合段剪力键的极限承载力,且分析得到的极限承载力结果与实测结果几乎一致,误差不超过7%。     

大跨度预应力混凝土连续刚构桥的动力特性分析

介绍了福建泉州后渚大桥——大跨度预应力混凝土连续刚构桥的现场环境振动实验．并利用频域中的单模态识别法(SDOFI)、峰值法(PP)和时域中的随机子空间识别法(SSI)分别进行桥梁动力特性识别。利用ANSYS建立了全桥三维有限元模型并进行了理论模态分析,基于参数分析和环境振动测试结果对有限元模型进行了标定,建立了该桥的基准有限元模型,该模型可服务于桥梁长期健康监测与状态评估。     

南京江心洲大桥主桥的地震反应谱分析

以南京江心洲大桥主桥为研究对象,采用大型有限元分析软件ANSYS建立了该独塔自锚式悬索桥的三维有限元模型,采用子空间迭代法对该桥模型进行了自振特性的分析,在其中考虑了几何非线性的影响。对该桥模型进行模态分析。在此基础上运用反应谱法计算了该桥的纵向、横向、竖向、纵向＋竖向以及横向＋竖向的地震响应,并针对其主要截面位置进行分析。结果表明,横向地震下的塔底应力比纵向、竖向输入下大,竖向地震作用下主梁地震应力要比横向、纵向地震作用下的大,塔顶位移在纵向＋竖向地震动输入时的位移值最大等。研究结果对同类桥型的工程抗震研究具有参考意义。     

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。