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。

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。

高烈度山区中等跨径连续梁桥合理抗震结构体系

针对高烈度山区桥梁的抗震问题,以高烈度山区的中等跨径钢-混组合梁桥——云南省天生大桥为研究对象,研究其合理抗震结构体系布置。建议了山区桥梁的抗震评估分析流程,提出了6种抗震基本体系,并考虑各构件的非线性特征,采用桥梁抗震专用软件OpenSees建立了各体系的全桥精细化非线性动力有限元模型;考虑地震波的不确定性,从PEER数据库中共选择了100条不同强度范围的地震波,对依托工程的基本抗震体系进行了全过程非线性时程分析;利用获得的非线性分析结果,基于地震易损性分析理论分别建立了构件、系统易损性关系曲线,从损伤概率上对该桥梁抗震性能及危险构件进行了评估。结果表明:支座和挡块属于抗震体系的关键构件,支座的易损性随着损伤程度的增大逐步高于其他各类危险构件,挡块的损伤概率也较高;设置高阻尼隔震橡胶支座和挡块后能有效降低各构件的损伤概率,并有效提高系统的抗震性能,对结构抗震有利;综合考虑构件易损性和系统易损性,推荐采用高阻尼隔震橡胶支座及双层挡块的抗震设防措施作为依托工程的最终抗震体系。提出的桥梁合理抗震体系的概念和相应的抗震评估分析流程,可为高烈度山区桥梁抗震设计提供参考。

波形钢腹板PC组合箱梁抗震性能研究

波形钢腹板组合梁桥采用波折形钢板替代传统混凝土箱梁的混凝土腹板,能够充分发挥两种材料优点,实现桥梁结构轻型化,增强跨越能力,改善结构抗震性能,并避免腹板开裂利于后期养护,其应用越来越广泛,然而对于其地震性能的研究却较少。为了研究其减震性能,本文以一座典型的山区桥梁为例,分别采用波形钢腹板组合箱梁和常规混凝土箱梁两种截面形式模拟主梁,建立了桥梁有限元动力分析模型,在比较结构动力特性的基础上,采用反应谱和时程分析方法,对两种不同结构的抗震性能进行了对比研究。结果表明:与传统混凝土箱梁桥相比,波形钢腹板组合箱梁桥由于上部结构自重减轻,但刚度几乎没有减少、故而其自振频率略有增大,但地震作用下各桥墩的弯矩和轴力均有较大幅度的减小,结构抗震能力明显提高;表明波形钢腹板组合箱梁的抗震性能要显著优于传统混凝土箱梁,是值得在我国西部高烈度山区推广的一种较合理的桥型方案。