大跨超长联跨海连续梁桥纵向抗震体系研究

为研究大跨超长联跨海连续梁桥的纵向抗震体系,以某长联连续梁桥[(60+22×80+60)m]为研究对象,采用传统隔震体系和减隔震体系进行抗震设计,采用Midas/Civil建立全桥有限元模型,比较采用不同抗震体系及其边界参数时桥墩在罕遇地震作用下的地震响应。计算结果表明:对于传统体系,设置多个固定墩,可以在一定程度上降低结构的内力响应和限制桥梁的纵向位移,但结构内力和位移仍处于较高的水平,因此设置多个固定墩并不是行之有效的抗震结构体系;对于延性设计,塑性铰的耗能特性可以有效降低结构内力响应,其塑性变形特性会增大位移响应,但对于位于水中的桥墩,鉴于震后构件修复的难易程度,当考虑采用延性设计体系时应当予以更多的关注;对于减隔震体系,摩擦摆支座可以有效降低结构内力和限制桥梁的纵向位移,具有良好的减隔震效果,结构的安全性得到了显著提高,结构内力和位移与减隔震支座的个数之间并非简单的线性关系,应通过对结构内力的详细计算后确定。

雄商高铁黄河特大桥纵向抗震体系设计研究

雄商高铁(雄安—商丘)黄河桥采用主跨(60+80+4×260+280+80+60)m的钢桁梁柔性拱桥,承载双线高速铁路,全桥纵向采用减隔震支座+黏滞阻尼器的减隔震方案,并设置纵向防落梁装置。由于主桥长度达1600 m,且桥墩数量多,因此地震作用下的非一致激励效应和不同桥墩位置处减隔震支座的减震差异性不可忽视。本文以该大桥为背景研究非一致激励地震作用以及双曲面减隔震支座的平面摩擦效应对高速铁路长联桥梁结构地震响应的影响,并给出减隔震支座、黏滞阻尼器和纵向防落梁的一体化抗震体系设计方案。结果表明:与一致激励地震相比,考虑非一致激励作用时支座的地震变形显著增加,最大位置处增加了1倍左右,而桥墩内力响应有小幅度下降;当不考虑双曲面减隔震支座的平面摩擦效应时,桥墩内力响应增加明显,其中高墩的墩底弯矩增加了40%左右。对于长联大跨度桥梁,可参考如下抗震设计原则:减隔震支座的变形需求考虑1/2支座的正常使用变形和支座地震变形的叠加。

高烈度地区大跨度斜拉桥合理抗震体系研究

为探究高烈度地区斜拉桥的合理抗震体系,以实际工程为例,基于SAP2000软件建立桥梁有限元模型,对桥梁纵横向不同抗震体系进行详细探讨。结果表明:塔梁间纵向设置阻尼器体系可以有效降低主塔、桩基础及主梁的地震响应;塔梁间横向设置拉索支座体系可以很好地控制塔梁间相对位移并使主塔、桩基地震响应处于较低水平。

装配式高层框架结构连接方式及抗震体系优化

在“双碳”目标逐步实施的当下,装配式建筑特别是装配式高层框架结构凭借绿色、环保的独特优势受到了我国工业建筑界的广泛关注。为了进一步促进装配式技术向高烈度区高层框架的推广,基于“等同现浇”与“非等同现浇”理念,总结了装配式高层框架现有的连接方式及其抗震性能特点。同时,针对高层建筑抗震较为关注的高阶模态影响,结合韧性设计理念,从缓解弯矩的角度,提出了装配式高层框架结构抗震体系的优化设计方法,并针对优化体系的设计提出了一些建议。

强震区大跨径混凝土梁桥合理抗震体系研究

该文以海南龙塘南渡江大桥为工程背景,建立该桥的三维有限元动力模型,首先介绍地震动输入的选取和有限元模型的建立,其次讨论摩擦摆式减隔震支座不同的设计参数(支座半径)对桥梁地震响应的影响,得出适合该桥的最优支座参数;最后对比分析常规约束体系、摩擦摆式支座减隔震体系及刚构桥体系3种不同约束结构下的桥梁地震响应。结果表明:在横向或纵向地震输入下,摩擦摆式支座可以有效降低地震内力响应,还能将实际的位移响应控制在合理范围内,证实了该体系对于该桥的有效性。

高烈度地区多跨长联连续梁桥抗震体系研究

为研究高烈度地区多跨长联连续梁桥采用不同抗震体系时的抗震性能,以韩江特大桥主桥[(55+4×90+55)m连续梁桥]为背景,分别采用传统抗震体系、延性抗震体系和减隔震体系进行抗震设计,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型,比较采用不同抗震体系时桥墩在罕遇地震作用下的地震响应。结果表明:在罕遇地震作用下,连续梁桥采用减隔震体系时,摩擦摆支座顺桥向来回滑动,形成稳定、饱满的滞回环,支座耗散地震能量显著;采用延性抗震体系时,固定墩墩底滞回曲线为完整的滞回环,地震能量通过塑性铰的滞回机制进行耗散;采用减隔震体系时,桥墩的顺桥向位移较传统抗震体系大幅降低;采用延性抗震体系时,桥墩的顺桥向位移比传统抗震体系下大;采用减隔震体系或延性抗震体系时,固定墩的内力响应较传统抗震体系下都大幅降低,且采用减隔震体系时减震效果更好。

桥梁震害分析与合理抗震体系研究

通过对汶川、唐山及云南等地震中典型的简支梁桥、连续梁桥、连续刚构桥和拱桥震害分析发现,相同桥梁体系的震害有许多共同特征,不同桥梁体系的抗震性能差异很大。本文结合数值分析,讨论了简支梁桥、连续梁桥、连续刚构桥和拱桥在各种条件下的抗震性能优劣,提出了地震区直线桥梁合理抗震体系的选择方法。

挡块对斜拉桥横向抗震体系的影响

为探讨挡块限位装置对斜拉桥横向抗震体系的影响,以宁波大榭二桥为工程背景,采用非线性时程法分析比较了三种状况下斜拉桥的结构地震响应,即不考虑挡块的作用、考虑挡块的影响、挡块破坏后的效应等三种情况。研究表明:梁体与挡块的碰撞效应有利于改善斜拉桥在地震作用下的横向受力,降低控制横向设计的锚墩的响应需求;而挡块的破坏则会导致梁体侧向过大的位移,带来结构稳定和疲劳方面的隐患;通过在边墩和锚墩设置粘滞阻尼器可以改善结构的受力、限制梁体的侧移并使支座免于破坏,但增加了设计困难和建设造价,而设置足够强度的挡块值得推荐。

构造柱圈梁抗震体系砌体平房振动台试验研究

为研究在西藏当雄高烈度区农牧民安居工程中,拟建的采用圈梁构造柱抗震体系的单层混凝土砌块房屋的抗震性能,并探讨内横墙和打包带加固等对房屋抗震能力的影响,进行了2个相似比例为1/3模型的振动台对比试验,模型分别是无内横墙单层砌体结构模型和有内横墙且墙体用打包带进行加固的单层砌体结构模型。试验测试了结构模型的动力特性及其在不同地震作用下的加动力响应。试验结果表明：采用构造柱圈梁抗震体系的房屋,可达到村镇建筑9度抗震设防目标,基本符合建筑抗震三水准设防的要求;如若房屋再增加内横墙或墙体采用打包带网加固,抗震抗倒的能力更强。试验结果可为当雄高烈度区农牧民安居工程的房屋抗震加固、设计和施工提供参考依据。

立交匝道桥地震响应及合理抗震体系研究

以上海嘉闵高架桥为依托，分析了不同曲率半径、地震输入方向对立交匝道桥地震响应的影响，指出小曲率半径下的匝道桥地震响应较为复杂，地震最不利输入方向与墩柱切线、法线方向仍存在20°～30°的偏差，墩底弯矩偏低约10％～20％，大曲率半径下则可简化为直线桥。基于新规范体系，评估了立交匝道桥在两级地震作用下的性能，指出匝道桥较容易满足 E1地震下的强度要求，在 E2地震下，顺桥向固定墩以及横桥向高墩均会进入屈服，其中矮墩固定墩较容易发生剪切破坏。对直线匝道桥分别采用延性抗震体系与减、隔震体系进行设计，并评估其适用性，指出单独采用任何一种抗震体系都难以满足结构性能要求，建议高墩区采用延性抗震体系，矮墩区采用减隔震体系。

高速铁路异型拱桥抗震体系及抗震措施分析

研究目的:针对长昆客运专线"红太阳"中承式异型拱桥的抗震设计问题,对异型拱桥的合理抗震体系及应采取的抗震措施进行研究。同时为进一步保证桥梁在地震作用下的安全性,纵向设置限位挡块,采用非线性弹簧单元模拟挡块,计算纵向限位挡块在地震作用下的响应,对其安全性能进行评价。研究结论:(1)桥梁结构采用半漂浮体系,大大减小了桥墩地震响应,避免了设计较粗大的制动墩;采用吊杆斜置的方法,通过自身平衡受力,有效减小了半漂浮体系的纵向位移,计算结果表明了该抗震体系的合理可靠;(2)纵向限位挡块很好地限制了桥梁在地震作用下的纵向位移,设计地震下挡块的最大应力不超过材料的屈服应力,具备足够的强度,能够保证结构在地震作用下的使用安全;(3)该研究成果可为同类异型拱桥抗震设计提供参考。

曲线桥梁漂浮抗震体系地震模拟振动台试验及有限元分析

针对曲线桥梁地震中损毁严重、修复困难等问题,提出曲线桥梁漂浮抗震体系基本概念、结构组成及设计方法,并探讨其工作原理。将漂浮抗震体系概念、方法用于制作的1/20曲线桥梁模型进行地震模拟振动台试验及有限元分析。结果表明,该模型桥梁在地震发生后桥墩顶加速度峰值较墩底降低率最大为24.6%,梁体在桥墩上部成漂浮状态能减小桥墩受力;试验过程中模型未倒塌,表明该体系抗震性能良好,可用于高烈度抗震地区的曲线桥梁设计。

从中美规范比较探讨桥梁结构抗震体系

中国和美国都即将推出新一代的桥梁抗震设计规范。经过多次修订的美国桥梁抗震规范是一套真正意义上的基于性能要求的结构设计规范,代表了未来结构设计规范的发展方向。《AASHTO桥梁抗震指南》中第一次明确提出了合理抗震体系的概念,并且通过传力路径上的抗震单元以及位移限制和连接措施保证了抗震体系基本特征的实现。从美国规范中汲取经验、吸收先进的研究成果,并对我国的规范进行适当的修订和调整是有着重要意义的。本文在对两本规范中与桥梁抗震体系相关内容进行分析比较的基础上,通过对合理抗震体系的特征和各组成部分进行系统剖析,以期阐明桥梁抗震体系的合理设计,并为我国新抗震规范的修订以及桥梁工程师的抗震设计提供参考。

多层桥梁结构合理抗震体系研究

为研究采用不同抗震体系时多层桥梁结构的抗震性能,以一城市多层桥梁结构为工程背景,基于CSiBridge软件建立桥梁模型,比较采用传统抗震体系、减隔震体系和延性体系时结构的抗震性能。结果表明:两种抗震体系均可满足两级抗震设防水准的性能要求,采用延性抗震体系时,结构的内力较传统抗震体系减小15%~30%,但墩顶位移大于采用传统抗震体系的位移;采用减隔震体系时,结构的内力较传统抗震体系减小45%~60%,墩顶位移明显小于采用传统抗震体系时的位移。总体来看,减隔震体系的抗震性能优于延性抗震体系。

超限底层框架砖房抗震体系的设计与应用探讨

传统的抗震设防已不能满足超限底层框架砖房的需要 ,引入砖混剪力墙的概念 ,提出在上部砖房的两端及中部设置砖混剪力墙 ,底层采用钢筋混凝土框架 -剪力墙结构 ,上下剪力墙有机结合 ,共同作用 ,并结合其它加强措施 ,建立起整体性强的空间抗震体系。

大跨度系杆拱桥合理抗震体系研究

以某下承式系杆拱桥为工程实例,分别对系杆拱桥纵、横向采用不同支承体系下的地震响应进行了研究,在此基础上推荐了合理抗震体系,分析结果表明:对于三跨系杆拱桥,采用两个固定墩未必能够起到有效分担纵向水平地震力的作用;与常规纵向约束布置体系相比,主墩采用弹性拉索支座具有有效的减隔震效果,拉索支座自由行程及弹性索刚度为设计关键。各桥墩横桥向采用滑动支座的情况下,主墩、主梁之间采用X形板弹塑性挡块,可以在控制结构横向地震位移的同时,显著减小桥墩地震力,从而提高结构整体的横向抗震性能。

城市大跨度钢桁拱桥抗震体系对比分析

以某城市大跨度钢桁拱桥为工程背景,以结构抗震体系及抗震性能评价为研究重点,建立了全桥空间有限元模型,采用时程反应分析方法对该桥进行了地震反应分析。结果表明:采用传统抗震体系,主拱拱脚横桥向地震反应控制主拱上部结构设计。采用传统抗震体系,在E2地震作用下桥跨下部结构保持轻微损伤很难,下部结构抗震设计困难,工程投资大幅增加。采用减隔震支座后,主拱控制截面的地震应力减震效果显著。同时该体系显著降低了V撑及桩基础的地震内力,明显降低了配筋率需求,显著提高了结构的抗震性能,工程投资节省显著。

基于易损性的中等跨径连续梁桥合理抗震体系评估方法

为解决中小跨径桥梁合理抗震体系分析和评估方法的问题,基于全概率抗震性能评估框架,总结基于易损性的桥梁合理抗震体系评估流程。以一座4跨连续小箱梁桥为工程背景,基于OpenSEES建立中等跨径桥梁常见的延性体系和减隔震体系精细化有限元模型,对上述2类抗震体系的抗震合理性与抗震能力进行分析,重点分析主要抗震构件的设计参数、边界约束条件等因素对桥梁抗震体系合理性的影响规律。研究结果表明:在抗震合理性和抗震能力两方面,减隔震体系总体上均优于延性体系;桥台支座通常是最易损伤的关键构件,也是导致延性体系抗震合理性相对不足的主要原因;桥墩箍筋和纵筋配筋率主要是通过影响桥墩抗震能力来影响结构抗震体系的合理性,其中,相对于箍筋配筋率,纵筋配筋率对桥墩在轻微、中等和严重损伤状态下的损伤概率影响更大;相对于增加桥台支座的高度,在桥台采用变形适应能力更大的PTFE来改善结构抗震体系合理性效果更佳;在保证结构抗震合理性的前提下,建议在低烈度区(如SA在0~0.4g左右)内选用延性体系,在中、高烈度区(如SA在0.4g~0.9g左右)选用减隔震体系,以提高桥梁结构抗震能力。

矮墩铁路桥梁抗震体系研究

矮墩铁路桥梁无法利用墩柱延性抗震,设计中常采用提高固定墩强度或设置多固定墩的方法抵抗罕遇地震。因地震荷载的不确性,该方法不能确定弹塑性变形和能力耗散部位,造价高且不安全。以一座(60+100+60)m双线铁路矮墩桥梁为背景,分别采用单固定墩体系、双固定墩体系和隔震体系对罕遇地震进行抗震分析与比较。结果表明,双固定墩体系不能起到分担地震荷载的作用,而隔震体系能显著减小下部结构的地震内力且地震荷载传力途径明确。

国家体育馆型钢混凝土框架-钢支撑抗震体系设计与研究

对大跨度超大空间体育场馆抗震体系设计提出新的布局和思路,成功地将型钢混凝土框架-钢支撑体系运用到国家体育馆的抗震设计中,对这种新型结构布局产生的问题和特点进行分析。由于钢支撑的斜向交接,更增加了型钢梁柱节点的复杂性,对新型平面三向交叉变截面节点建立力学模型并对其力学特征予以探讨。对复杂型钢节点及截面的开孔影响进行比较和分析,解决型钢与钢筋的结合问题。