基于改进响应面法的公路简支梁桥地震易损性分析

针对典型公路简支梁桥提出了一种基于改进响应面方法的易损性模型建构流程。在充分考虑结构和材料等桥梁参数不确定性基础上,基于Plackett-Burman设计方法生成一系列试验样本。采用Open Sees软件进行非线性动力时程分析,比较输入参数对地震响应的贡献,筛选出影响桥梁地震响应的显著性参数;进一步针对显著性参数进行中心复合设计并设计出一系列桥梁样本,基于非线性时程分析结果,建立桥梁各构件在不同的地震动强度下的响应面模型,并采用蒙特卡罗抽样方法计算得到桥梁构件的易损性曲线。假定简支梁桥系统为串联系统,计算生成全桥的易损性曲线。针对相同的桥梁样本,以非线性增量动力分析法生成的易损性曲线为基准,对传统响应面法与改进响应面法计算得到的易损性结果进行比较。结果表明:改进的响应面方程可以高效地替代复杂的非线性时程分析,提高了地震易损性分析的计算效率;构建的易损性曲线能够在较大的地震动强度范围内确定桥梁的损伤构件,帮助桥梁管理部门制定相应的震后加固优先级决策,具有一定的工程应用价值。

公路简支梁桥的地震能量响应分析

利用有限元软件SAP2000建立了某公路简支梁桥的有限元模型,以7条典型强震记录为输入,研究了公路简支梁桥的地震能量响应及其分配规律。结果表明:①地基柔性效应对公路简支梁桥的地震能量响应及其分配规律的影响较小;②当场地土质变软时,地震总输入能、结构阻尼耗能和结构阻尼耗能比均呈递增趋势,而结构滞回耗能和结构滞回耗能比则不断减小,即地基土体作为桥梁动力系统的一部分,增大了系统阻尼,并分担了部分非弹性变形;③随着PGA增大,输入结构的地震能量也增加,导致塑性铰的非弹性变形增加,即结构滞回耗能和结构阻尼耗能增大。

基于车-桥耦合振动的公路简支梁桥动力分析

车桥耦合振动下,车辆动载作用于公路桥梁引发桥体振动,桥体的振动反过来影响车辆的振动。本文通过对车辆动载体系进行模拟简化,建立阻尼、弹簧和质量块组合体系仿真模拟车辆,利用车桥间的相互作用力将仿真体系与有限元简支桥梁模型进行耦合,得出了车-桥耦合系统的动力学方程组;采取Wilson-θ逐步积分法,对车-桥耦合动力方程组进行求解,并得出车-桥耦合振动系统的时程响应,通过已有经验对其进行类比评价,结果表明:该算法与已有算法结果吻合;利用该算法对简支梁的车-桥耦合相关影响因素进行了计算分析。

墩高对应用LNR支座简支梁桥抗震性能的影响

LNR水平力分散型橡胶支座以低剪切刚度适应大剪切位移,实现桥梁下构水平力分散,协调墩台抵抗水平力。为研究LNR支座在不同墩高桥梁上的抗震性能,以板式橡胶支座为参照,以标准跨径为40 m的多跨公路简支梁桥为对象,在不同墩高范围对采用2种支座的桥梁进行动力分析,并对比结构动力响应,评估LNR支座的抗震性能。结果表明,相对于板式橡胶支座,LNR支座能延长结构的自振周期,降低桥梁地震内力。随着墩高增加,LNR支座在纵向地震下的优势显著下降,在横向地震下的优势下降不明显,采用LNR支座的桥梁内力能力需求比也逐渐下降。综合考虑,高墩桥梁采用LNR支座的优势并不明显。

基于KDE的高烈度区典型简支梁桥地震易损性分析

为研究高烈度强震区各种墩高典型公路简支梁的抗震性能,以某8度地震区高速公路典型10~40 m墩高公路简支梁为研究对象,采用一种核密度估计(KDE)的桥梁易损性分析法开展不同墩高桥梁地震易损性分析。利用OpenSees软件建立各种典型墩高桥梁全桥有限元模型。考虑桥梁结构参数与地震动输入的不确定性,通过时程分析获得各墩高对应桥梁各构件的最大动力响应。运用核密度估计的桥梁地震易损性分析方法建立不同墩高公路桥梁的易损性曲线,对比研究不同墩高对桥梁各关键构件在地震作用下的易损性能及其差异性,研究8度和9度罕遇地震时各墩高桥梁关键构件在4种损伤状态下对应的地震易损性分布特征。研究结果表明:汶川地震作用下10~40 m墩高典型公路简支梁桥墩抗震性能良好,支座比桥墩更易损,随着桥梁墩高的增加,支座越容易发生地震损伤破坏,建议墩高超过40 m的桥梁采取减震耗能、限位措施,限制主梁发生过大位移,提高桥梁抗震性能。建立的地震易损性曲线可用于评估各种墩高典型公路简支梁桥梁的抗震性能,并为类似高烈度地震区公路简支梁桥抗震设计提供依据。