SMA限位对铁路自复位桥墩地震反应的影响

为研究形状记忆合金(SMA)对铁路自复位桥墩地震反应的影响,在已验证的两弹簧模型上增加SMA限位单元,以某铁路桥墩为工程背景,基于OpenSees平台建立数值分析模型,通过输入3条强震记录,采用非线性时程分析方法进行SMA限位的桥墩影响分析。讨论SMA限位装置关键参数初始间隙、初始预加力变化对墩顶位移和墩底弯矩的影响规律,并与预应力钢筋限位进行比较。研究结果表明:在普通地震动El-Centro与Taft波下,自复位桥墩的墩顶位移随限位装置初始间隙δ减小而减小,墩底弯矩随初始间隙δ减小而增大;随SMA限位装置初始预加力增大,自复位桥墩的墩顶位移减小,墩底弯矩增大。在近断层地震动Northridge下,SMA限位对自复位桥墩地震反应的影响复杂。在3条强震记录下,与预应力筋限位相比,SMA限位会减小墩底弯矩,增大墩顶水平位移。

限位墩对多跨连续梁桥纵向抗震性能影响探讨

强烈地震作用下,多联连续梁桥主梁之间极易发生碰撞,可能造成主梁间过大的纵向位移,最后出现落梁倒塌。若对某一联(4跨为1联)或某几联适当的位置设置刚度较大的抗震制动墩,即限位墩,来限制主梁的纵向位移,可减少震害。限位墩作为一个接受主梁碰撞的限位装置,能够减少墩梁的相对位移,减小落梁概率。本文将限位墩的数量/位置以及限位墩刚度作为一个重要的分析参数,采用El Centro波,峰值加速度分别调整为0.4 g、0.7 g和1.0 g,分析了各个参数作用下的结构动力响应,得到了墩梁相对位移随限位墩刚度变化的曲线,分析得出限位墩能一定程度上能够减少落梁方向上墩梁的最大相对位移,可以作为一种防落梁措施。

限位墩墩顶伸缩缝间距对长联梁桥纵向抗震性能的影响

工程实践表明,限位墩可以大大降低长联梁桥落梁倒塌事故的发生,而限位墩墩顶伸缩缝尺寸对于长联梁桥纵向抗震性能具有较大的影响。为此,以有限元分析为手段,通过非线性分析方法研究伸缩缝间距对纵向地震作用下长联梁桥动力响应的影响。研究表明:随着间距的增加,主梁未出现碰撞或碰撞力呈现出下降的趋势,普通墩最大墩底弯矩没有呈现出特别明显的规律,而限位墩最大墩底弯矩主要受碰撞力的影响,其最大墩底弯矩的变化和墩顶最大碰撞力类似。普通墩墩梁的最大相对位移,最大碰撞力的大小以及最大墩底弯矩随伸缩缝间距的增大基本变化不大。

刚度差异桥墩抗震性能影响研究

采用Midas-Civil建立三维的空间梁单元全桥模型,计算桥梁在E2地震作用下因桥墩刚度不均对墩底的内力及结构自振频率的影响,建议山区桥梁设计时按有限元全桥模型试算后选择最合理的截面尺寸。

扩大基础摇摆隔震桥墩抗震性能研究

基础减隔震是通过设置减隔震装置,来降低地震能量对上部结构的输入,增大结构的阻尼,延长结构的基本周期,大大降低结构的加速度反应,从而使结构不发生倒塌和破坏。基底摇摆隔震桥墩在罕遇地震下可以使基底与桥墩发生分离,通过摇摆消耗部分地震力,减小地震能量的输入。且摇摆没有特定频率,不会与特定频率发生共振。本文结合国家"一带一路"建设的吉布提铁路工程扩大基础桥梁实例,对比摇摆隔震设计与常规设计下桥墩的地震反应;采用数值方法分析桥墩墩顶位移、墩底弯矩随墩高、提离弹簧刚度变化的规律,以期为抗震设计提供参考。

大跨高低墩连续刚构桥合龙顶推力计算分析

合龙顶推施工是建造连续刚构桥施工过程中的关键工序,以跨越一不对称狭长山谷的连续刚构桥(65m+120m+65m)为依托,分析了桥墩墩顶位移、控制截面内力和应力改善情况,提出了大跨高低墩连续刚构桥合龙顶推力的计算方法。计算方法考虑了恒荷载产生的有利影响,以及预应力效应、高温合龙、收缩徐变产生的不利影响。大跨高低墩连续刚构桥的主墩刚度差异较大,各主墩最有利顶推力值相差也较大,可以取其平均值作为设计顶推力。

桥墩施工偏位对桥梁结构力学性能的影响

针对装配式桥梁施工中常见的墩柱初始偏位问题,总结了典型的墩柱偏位类型,分析其内力特征。为进一步探究桥墩施工偏位对桥梁结构力学性能的影响,以临沂至某地高速公路工程30 m跨径装配式简支梁桥为研究对象,考虑承载能力、正常使用极限状态两种荷载组合及车辆中载、偏载两种荷载工况,基于杆系有限元模型,定量分析不同偏位形式和偏位尺寸对桥梁典型内力指标的影响。结果表明,桥墩初始偏位由于改变了墩柱局部构型,对桥梁墩底弯矩影响较大,对简支梁桥的支点剪力和跨中弯矩影响相对较小,桥墩偏位后桥梁结构内力对车辆布载位置较为敏感。

近断层脉冲型地震下桥梁基础减隔震支座减震性能研究

文章为研究近断层脉冲型地震动下桥梁基础减隔震支座的减震性能,设计一种桥梁基础减隔震支座,在选取近断层脉冲型地震动和非脉冲型地震动下进行地震响应分析。结果表明:在脉冲型地震动激励下,支座及梁端位移响应大于非脉冲型地震动下位移响应,近断层区域桥梁抗震设计时应将脉冲型地震动效应作为重点设计;在近断层脉冲型地震动作用下,设计桥梁基础减隔震支座能够较大幅降低桥墩基础底部的弯矩内力效应,起到有效的减隔震效果。

顺桥向水平力冲刷作用下某大桥裸露桩柱的计算分析

文章选取某连续梁桥一联作为研究对象,计算其各墩墩顶承担的水平力;通过桥梁有限元软件对该桥10#桥墩进行建模分析,得出在墩顶顺桥向水平力的作用下冲刷裸露桩柱的应力分布规律和不同桩基冲刷深度下的墩底弯矩变化规律。建议对于受冲刷的桥墩采用加大截面法加固,对于冲刷达到一定深度的桥梁在墩底加设新桩基和承台结构。

弹塑性钢减震球型支座减震性能研究

NDQZ系列非线性阻尼辐减震球型支座在E2地震作用下,由于支座球面摩擦和弹塑性钢阻尼件的变形耗能减小了结构地震响应,具有良好的减隔震性能。文章以某桥一联(47+5×80+47)m变截面连续箱梁为工程背景,通过E2地震作用下动力时程分析,对比采用普通球型支座和NDQZ系列非线性阻尼辐减震球型支座的不同地震响应,后者通过调整与桥墩的组合刚度使其协同受力,可减小桥墩构造尺寸和配筋;对比分析不同桥墩尺寸的地震响应,随着墩身刚度的增加,NDQZ支座的减震效果越明显。

挡块对连续梁桥横向地震响应的影响对比研究

为了研究挡块对桥梁横向地震响应的影响,选取了3座墩高配置不同的连续梁桥,建立了考虑桥台-背土相互作用、支座摩擦效应和挡块力学本构的非线性分析模型,采用时程法对比了在无挡块、弹性挡块、X型钢挡块和钢筋混凝土挡块工况下3座桥梁地震响应的变化。研究表明:限位能力越强的挡块对下部结构地震响应的影响越不利,钢筋混凝土挡块因易发生强度和刚度退化,影响相对最小;挡块会使不等墩高连续梁桥原本均匀分配的惯性力重新集中于矮墩,造成矮墩设计困难;当地震动较小时,采用钢筋混凝土挡块一方面具有较好的限位能力,另一方面对下部结构地震响应的影响也最小,但当地震动较大时,钢筋混凝土挡块几乎不起作用,钢挡块可发挥更好的限位作用。

典型变宽高架桥抗震计算分析

以市政高架桥中常见的三联变宽箱梁桥为例,对比了反应谱法、线性时程法和非线性时程法等三种计算方法,并对该结构在E1地震作用下的支座最大水平力和墩底最大弯矩进行了计算分析。结果表明:地震波沿顺桥向输入时,反应谱法和线性时程法的计算结果最大误差在20%左右,而非线性时程法的计算结果误差远小于前二者;地震波沿横桥向输入时,三种方法计算结果相差不大,此时高架桥变宽段为抗震不利段,抗震设计时需重点考虑。根据以上结论,对该类型桥梁的抗震设计提出了相关建议。

城市高架上下匝道桥的抗震计算分析与验算

以城市高架桥典型的上下匝道桥为例,对比了反应谱分析、线性时程分析和非线性时程分析三种方法的计算结果,验算了桥墩墩柱。结果表明:地震波沿纵桥向输入时,反应谱计算结果和线性时程计算结果较为接近,最大误差在10%以内;非线性计算结果远小于另外两种方法;地震波沿横桥向输入时,三种方法的计算结果较为分散,这是因为墩高对桥墩地震力分配有较大的影响;在考虑上下匝道桥的支座最大水平力要求时,纵桥向需要重点关注矮墩的抗震,横桥向需要重点关注过渡墩的抗震;矮墩相比高墩的桥墩抗震能力更强,过渡墩的抗震能力要求更高。

常规等宽高架桥的抗震计算分析与验算

文章以市政高架桥中常用的三联等宽标准段箱梁桥为例,对比了反应谱分析、线性时程分析和非线性时程分析三种方法的计算结果,验算了桥墩墩柱及桥墩系梁,结果表明:地震波沿纵桥向输入时,反应谱计算结果和线性时程计算结果较为接近,最大误差在20%以内;非线性计算结果远小于另外两种方法;地震波沿横桥向输入时,三种方法的计算结果较为接近;固定墩作为承担地震力的主要构件,在设计的时候可以适当地加大固定墩的墩柱尺寸及对应的支座竖向承载能力要求;地震动沿横桥向输入时,桥墩系梁为抗震不利段,抗震计算时需重点考虑。

山区高墩大跨PC连续刚构桥合龙技术研究

PC连续刚构桥为多次超静定结构,一般采用顶推合龙工艺,以消除成桥后的部分次内力。然而,山区PC连续刚构桥具有桥墩高、墩高差异大且曲线桥多的特点,采用顶推合龙,作业空间小、施工困难;墩高差异较大时,高墩顶推位移大、矮墩顶推位移小,内力调整效果差;曲线桥顶推时,桥墩不仅产生纵桥向位移,同时也产生横桥向位移,受力更不利。山区PC连续刚构桥墩较高,抗推刚度相对较小,次内力也相对较小,能否采用不顶推合龙。依托江习古高速公路袁家特大桥,通过有限元计算对比研究、科学测试和实桥应用等技术开发,提出了高墩大跨PC连续刚构墩高与新型合龙工艺的匹配关系,为今后山区高墩连续刚构桥的合龙提供技术支撑。