采用预应力筋进行RC桥墩地震损伤控制的试验研究

为评价采用预应力筋进行钢筋混凝土桥墩地震损伤控制的有效性,设计6个竖向配置无粘结预应力筋和1个无预应力筋的钢筋混凝土桥墩试件,并分别进行了固定轴力下的拟静力加载试验。详细对比各试件的抗震性能并重点关注试件混凝土开裂和残余位移等地震损伤情况。结果表明,在桥墩试件中配置竖向预应力筋可有效减少其裂缝宽度和残余位移,提高试件的承载力和抗弯刚度,但在一定程度上降低了试件的耗能能力;确保预应力筋不拉断或松弛是桥墩地震损伤控制设计的关键;增加预应力筋初始应力,可减少桥墩的裂缝宽度,减少试件的延性和耗能能力,但对试件的残余位移和刚度退化影响不明显;改变预应力筋的位置对桥墩裂缝宽度、残余位移、延性及耗能能力、刚度退化等均未产生明显影响。

交错桁架钢框架体系的地震损伤控制研究现状与展望

地震作用下,交错桁架钢框架体系(staggered truss steel framing system,STF)存在破坏模式不理想、结构冗余度低、抗震延性较差等问题,在高烈度区的推广应用受到限制。为推动STF的地震损伤控制(seismic damage control)研究,在梳理国内外STF理论分析、试验研究以及有限元分析(finite element analysis,FEA)等研究现状的基础上,总结STF地震损伤控制研究存在的问题,展望可行的创新研究方向,并建议在以下3方面展开进一步研究:通过设置阻尼器或形成混合结构体系,从而引入地震损伤控制机制,可改进STF的地震破坏模式,提高抗震性能;建立评价STF地震损伤控制改进方案的统一有限元基准模型,从而有利于评价各改进方案的有效性,并对比研究其适用范围;完善STF竖向与水平耦合抗力系统的地震鲁棒性研究,建立适用于STF的地震损伤评估方法。

无黏结预应力混凝土桥墩地震损伤破坏的有限元模拟分析

桥墩中配制竖向无黏结预应力筋是实现其地震损伤控制的有效手段,为研究采用ANSYS软件的无黏结预应力筋混凝土桥墩地震损伤破坏分析方法,基于4个桥墩的拟静力试验结果,建立其滞回性能的有限元分析模型,将模拟得到的桥墩混凝土开裂破坏情况、滞回曲线、骨架曲线、残余位移、刚度、预应力筋应力等与试验结果进行了对比。结果表明:数值模拟结果与试验结果吻合较好,基于ANSYS软件可以很好的模拟此类桥墩的地震损伤破坏情况。

基于RSC体系的双层桥梁排架墩地震损伤控制设计

为实现钢筋混凝土(RC)双层桥梁排架墩的地震损伤控制设计,提出将上层桥墩设计为装配式摇摆-自复位(RSC)结构,下层桥墩设计为装配式承插连接,但不发生摇摆反应的双层桥梁排架墩。给出新型排架墩中无黏结预应力筋、耗能角钢等的设计方法。以甘肃省洛塘河大桥非规则双层排架墩为原型,建立普通RC与新型RSC两种双层排架墩抗震数值分析模型,并结合太平洋地震工程研究中心(PEER)完成的RSC排架墩振动台试验结果验证建模方法的准确性。在此基础上,完成RC与RSC排架墩模型在40条近断层地震动下的动力时程分析,对比分析2种排架墩的抗震性能。研究结果表明:RSC排架墩上层桥墩最大层间位移角略大于普通RC排架墩的上层桥墩最大层间位移角,但RSC排架墩下层桥墩最大层间位移角仅为普通RC排架墩下层桥墩最大层间位移角的47%;RSC排架墩上、下层桥墩层间残余位移角仅为普通RC排架墩上、下层桥墩层间残余位移角的2%左右;RSC排架墩可显著降低下层桥墩的地震剪力需求,无黏结预应力筋应力保持弹性,耗能角钢易屈服耗能但未拉断,验证了所建议的双层桥梁排架墩地震损伤控制设计方法的合理性。

振戎中学食堂楼耗能减震分析与设计(Ⅱ)──能力谱法与地震损伤性能控制设计

本文针对云南洱源县振戎中学食堂钢筋混凝土耗能减振体系，首先建立了耗能减振结构构件的恢复力模型；其次，结合文献［１０］提出的“三水准”地震损伤性能目标和文献［１１］中的简化设计方法以及ＡＴＣ—４０报告中的能力谱法，对此结构在大震下的地震损伤性能进行了分析和设计验算；最后考察了耗能减振装置对结构损伤性能的控制效果。

设置钢管灌浆阻尼器的RSC双层排架墩抗震性能分析

为实现双层桥梁排架墩地震损伤控制设计,提出上层排架采用摇摆-自复位(Rocking Self-Centering,RSC)体系、下层排架不摇摆的双层桥梁排架墩设计思路,并采用钢管灌浆阻尼器(Steel-tube Grout Damper,SGD)提升摇摆接缝处的耗能能力。基于OpenSees数值分析平台分别建立了SGD和外置SGD的RSC双层排架墩抗震数值分析模型,结合试验结果验证了SGD和RSC排架墩建模方法的准确性。选取7条近断层地震动记录,基于增量动力分析(Incremental Dynamic Analysis,IDA)手段,研究外置SGD的RSC双层排架墩的地震反应。研究结果表明,当PGA为0.1 g时,SGD开始屈服耗能;当PGA为0.4 g时,SGD最大变形为名义极限变形的53.44%,无粘结预应力筋最大应力为名义屈服强度的59.60%;当PGA为0.8 g时,SGD接近拉断,预应力筋最大应力为名义屈服强度的84.78%;与耗能角钢相比,SGD变形及耗能能力更强,在强震作用下更不易发生拉断破坏。

设置延性系梁的桥梁双柱墩抗震能力研究

为研究设置延性系梁对减少桥梁双柱墩横桥向地震损伤的效果,基于OpenSees数值分析平台,建立了无系梁和设置延性系梁的双柱墩抗震数值分析模型,通过拟静力和增量动力分析手段对2种双柱墩在地震作用下的反应进行研究,讨论了延性系梁设置对双柱墩地震反应的影响。结果表明:延性系梁提高了桥梁双柱墩横桥向的强度和刚度,地震作用下,系梁先于桥墩发生屈服,形成塑性铰并耗散地震能量,延缓了桥墩的损伤破坏过程,并减少了桥墩的曲率延性系数和墩顶的最大位移角。

附有结构“保险丝”构件的桥墩抗震性能试验研究及其应用

基于结构"保险丝"概念设计了不同形式桥墩,采用拟静力试验和数值方法研究了此类桥墩的抗震性能及耗能能力,验证了桥墩纤维模型及等效模型的适用性;将试验桥墩原型的纤维和等效模型应用于一座试设计的超大跨斜拉桥纵向地震损伤控制分析中,采用弹塑性方法并引入地震损伤指标评价了耗能型桥墩对桥梁地震损伤的控制效果,结合数值方法和试验结果验证了所提出的地震损伤控制新结构体系的有效性和可行性。结果表明:附有"保险丝"构件的新型耗能桥墩的抗震性能及耗能能力优于传统型独柱式桥墩;采用新型耗能桥墩的损伤控制策略可有效控制主塔损伤,使其满足地震损伤控制目标;桥墩柱间附加的"保险丝"构件不仅可提高桥墩刚度,而且对桥墩具有很好的耗能与保护作用。