地震作用下中小跨度梁桥横向碰撞参数影响分析

地震作用下挡块与主梁的横向碰撞是影响桥梁结构地震响应的重要因素,目前缺乏针对城市高架桥中广泛使用的双柱式小箱梁结构横向碰撞问题的研究。以此类桥梁的典型工程为代表,建立了空间有限元模型,利用Kelvin模型对横向碰撞进行了准确模拟,重点探讨了接触单元刚度、挡块-主梁间隙、桥墩墩高、场地类别、上部结构与盖梁质量比等关键因素对双柱式小箱梁结构桥梁地震响应的影响。研究结果表明:碰撞刚度、碰撞间隙对双柱墩墩底内力有较大影响,应尽可能通过试验予以确定;场地特性、上部结构和盖梁质量比、桥墩高度等设计参数,均会对桥梁的地震受力产生较大影响,因而应在设计选型时进行适当的调整,并尽可能选择坚硬场地下高墩轻质主梁结构体系,研究成果可为同类高架桥的设计提供技术支持。

浅源强震下RC梁式桥横向碰撞参数研究

针对地震作用下桥梁结构梁体与横向挡块间的碰撞现象,采用非线性动力分析方法对影响碰撞效应的主要因素进行了系统研究。基于刚体碰撞理论,建立能考虑碰撞过程中能量损失的桥梁横向碰撞接触单元分析模型,研究了典型的浅源强震作用下挡块碰撞刚度、梁体与挡块间初始间隙、桥梁墩高以及跨径等因素对铁路RC简支梁桥地震碰撞效应的影响。研究表明抗震挡块对于防止横向落梁有显著的抑制作用,建议了铁路RC梁式桥抗震挡块的合理刚度及初始间隙取值,提炼了墩高及跨径对各项响应指标的影响规律。研究成果可供梁式桥抗震设计及规范修编参考。

地震作用下高墩桥梁横向碰撞效应研究

为提升高墩大跨连续刚构桥的防震减灾能力,对其合理的减震措施进行研究。以我国西部山区强地震带一座高墩大跨桥梁为例,利用SAP2000Nonlinear有限元程序建立桥梁结构空间非线性计算模型,分析其横向地震响应规律及其碰撞效应。分析结果表明:对于高墩大跨连续刚构桥,在过渡墩墩顶设置弹性挡块时,很难实现对过渡墩与刚构墩地震响应的有效控制,且碰撞产生的撞击力极易使弹性挡块破坏,从而失去限位功能;在过渡墩墩顶设置弹塑性挡块,并选取适当的挡块屈服强度,可有效地控制过渡墩、刚构墩地震响应以及上部结构位移。

刚塑性圆管受横向碰撞时准静态分析

本文试图给出钢质圆管在横向碰撞下的准静态变形估计，并计及圆管局部凹陷对整体弯曲大变形的影响。文中假定圆管为理想刚塑性材料，同时假定局部变形仅对圆管的极限塑性弯矩产生影响，而不影响极限轴力。数值计算结果表明，当跨度和厚度一定时，管的直径越大，局部凹陷与整体弯矩的相互耦合效应越明显。

基于ANSYS的农用运输车辆横向碰撞仿真研究

该文应用有限元理论,利用ANSYS/LS-DYNA软件,对农用运输车辆车门承受横向碰撞时进行数值仿真计算,对碰撞过程中的碰撞规律进行了摸索,探讨了车辆车门结构优化方法与改进措施,介绍了车辆安装加强板后的碰撞安全特征,证明了农用运输车辆车门结构优化的可行性与实用性。

HDR隔震支座梁桥横向碰撞参数的研究

由近年来的震害调查表明,中小跨径桥梁在横向地震作用下梁体、抗震挡块碰撞破坏现象严重。为寻求减隔震支座在减小中小跨径桥梁横向碰撞效应方面的应用,选用HDR高阻尼隔震支座,建立了考虑支座非线性、墩柱弹塑性、桩土作用的横桥向碰撞模型。采用非线性地震反应时程分析方法,详细研究了HDR支座刚度、接触单元碰撞刚度、初始间隙等参数对隔震梁桥横向碰撞效应的影响。结果表明:采用较大的HDR支座的刚度、合理的挡块刚度,可以有效地减小梁桥的横向碰撞响应。

考虑轨道约束的高铁简支梁桥横向地震碰撞效应

为准确把握地震激励下高速铁路简支梁桥横向挡块的限位功能和防碰减震效果,以5跨32 m标准跨径简支梁桥为例,基于ABAQUS软件建立实体有限元模型;分析轨道系统约束作用、挡块材料非线性对横向碰撞有限元模型的影响;对不同地震波和峰值加速度激励、挡块-垫石间距、挡块强度、橡胶缓冲垫层的厚度等因素进行分析。研究结果表明:轨道约束作用会改变桥梁结构的动力特性与地震碰撞效应,挡块材料非线性对横向碰撞效应影响显著;在不同地震波和不同峰值加速度作用下,桥梁横向地震响应有明显差异;在EI-Centro地震波激励下,综合考虑各项碰撞效应,高速铁路简支梁桥挡块-垫石间距设置为3 cm是合理的;橡胶缓冲垫层会降低墩梁横向相对位移和碰撞力,且防碰减震效果与橡胶的厚度有关。

双柱式简支-桥面连续梁桥横向地震碰撞和防撞措施分析

地震作用下,结构的碰撞问题是影响结构地震反应和抗震性能的一个重要因素。本文针对简支-桥面连续梁桥在横桥向地震作用下主梁与抗震挡块间的碰撞行为,建立了考虑支座非线性、墩柱弹塑性以及桩土相互作用的碰撞模型。在此基础上分析了主梁与抗震挡块间的碰撞效应,探讨了减轻碰撞的措施和方法,并比较了两种措施的防撞效果。结果表明:主梁与抗震挡块间的碰撞不仅产生巨大的碰撞力,还会增大桥墩的地震需求,对结构抗震不利;在抗震挡块内侧安装橡胶缓冲垫和采用铅芯橡胶支座均能减小碰撞力、墩顶底的剪力和塑性转角,但后者的防撞效果更好。

碰撞对高铁简支桥梁横向地震响应影响的振动台试验研究

地震所导致的碰撞是影响桥梁结构地震响应的一个重要因素。该文以32m标准跨径高铁简支梁桥为研究对象,按1/6缩尺比设计及制作了单跨桥梁振动台试验模型,并针对以往点面接触碰撞测力装置不能真实反映原型结构碰撞接触形式的不足,设计了一种新型面面接触的碰撞测力装置。通过振动台试验研究了桥梁模型在地震激励下的横向碰撞效应,并通过快速傅里叶变换(FFT)从频域角度分析了碰撞对桥梁结构横向地震响应的影响。结果表明:新型测力装置能够较为准确地测得挡块与垫石之间的碰撞力时程;挡块与垫石间的碰撞限制了墩梁间的横向相对位移的发展,但会放大桥墩墩底弯矩响应和梁体加速度响应。在不考虑挡块时,桥梁结构的地震响应功率谱在低频区(结构基频附近)具有较高的幅值,即地震响应主要受结构基频控制;而在设置挡块后,碰撞改变了地震响应的频率分布,在高频区的功率谱幅值明显增大。

非规则多跨连续梁桥横向地震碰撞效应研究

为了探究非规则多跨连续梁桥的横向地震碰撞问题,提高同类桥梁的防震减灾能力,以广东潮安韩江大桥为研究对象,建立了考虑减隔震支座非线性与桩-土相互作用的横向碰撞计算模型,分析了横向碰撞特征及其对结构地震反应的影响,针对接触刚度与初始间隙进行了参数分析,并对橡胶垫片的减碰效果及其厚度的影响进行了探讨。结果表明：（1）横向碰撞可以减小梁墩相对位移,但会产生较大的碰撞力从而增加桥墩受力,并使各墩地震力分布更不均匀;（2）接触刚度的增加虽然可以减小梁墩相对位移,但当刚度值较大时梁墩相对位移的减幅趋缓,过大的刚度取值反而会引起桥墩过大的内力;（3）初始间隙的影响有一定的不确定性,但总体而言初始间隙较小时碰撞力与桥墩受力较大;（4）橡胶垫片可显著减小碰撞力与墩底弯矩,在工程条件允许时可适当增加垫片厚度。

HDR支座配合剪切耗能板的碰撞效应研究

我国中小跨径的梁桥,较多采用的是普通板式橡胶支座,在地震作用下容易出现滑动或脱空现象,造成梁体很大的侧向位移。为了限制梁体的横向位移,横向多设置抗震挡块,地震作用下抗震挡块受到横向碰撞,造成墩柱受力更加不利。剪切耗能板利用自身的剪切变形,具有很强的滞回耗能能力,在房建领域已经得到广泛的应用,且震后更换较为方便。文章为寻求剪切耗能板、HDR隔震支座、抗震挡块之间的协同作用,以一座4跨连续小箱梁为工程背景,利用ANSYS有限元计算软件,通过对比HDR支座不考虑碰撞、HDR支座横向仅设置抗震挡块、普通板式橡胶支座横向设置剪切耗能板与抗震挡块、HDR支座横向设置剪切耗能板与抗震挡块四种工况下结构响应差异,得出HDR支座配合剪切耗能板在不显著增大下部结构的内力情况下,可以很好的控制墩梁相对位移,减小桥梁震害。

基于屈服线理论的桥梁混凝土护栏计算分析

《公路交通安全设施设计细则》(JTG/T D81—2017)提出了混凝土防撞护栏的屈服线设计方法。屈服线分析方法考虑了车护栏间动力学反应和能量守恒原理等理论,应用塑性状态求解护栏碰撞时的临界长度和荷载横向抗力标准值。论文阐述了基于屈服线理论进行混凝土护栏设计的基本原理和求解公式,以某快速路桥梁SS级加强型混凝土护栏为案例,介绍了屈服线理论进行护栏设计的整体计算过程。

预制装配式UHPC空心防撞护栏的数值模拟分析

以一种预制装配式UHPC空心防撞护栏为对象,利用有限元软件ABAQUS对4个防撞护栏模型进行分析,计算其在横向碰撞荷载下的力学反应,获得模型受载后的应变、塑性应变、抗拉损伤、抗压损伤、位移、能量耗散等数据。基于应变分布和抗拉、抗压损伤分布的数据分析,可知采用UHPC材料的空心防撞护栏具有较大的抗应变能力、较强的抗拉和抗压能力,同时采用空心的预制板壳可以节省材料,减轻自重,安装便捷;建议实际应用中采用厚度不小于4 cm的UHPC板壳。

曲线连续刚构桥径向位移分析

以大跨S形曲线连续刚构桥为研究对象,对自重、混凝土的收缩徐变、预应力荷载作用下结构的径向位移进行了分析,分析表明自重和徐变是影响径向位移最重要的因素。同时计算静风荷载作用下大悬臂的径向位移,结果表明,在最不利风载工况下该桥的两幅桥有可能会发生横向碰撞,提出了建议措施。

铅芯橡胶支座对桥梁横向抗震减碰影响分析

针对在地震作用下公路桥梁上部结构横向碰撞震害特征,通过铅芯橡胶支座来提升公路桥梁的横向抗震性能,减小主梁位移、主梁与挡块之间的碰撞力以及碰撞次数。以我国西北部一座典型公路桥梁为例,通过opensees有限元软件建立有限元全桥模型。采用非线性时程分析的方法探讨了铅芯橡胶支座对公路桥梁的横向减碰效果,采用铅芯橡胶支座比采用板式橡胶支座的模型主梁位移减少了22%,墩顶最大位移降低了64%,所产生的主梁与挡块碰撞力降低了24%和50%,碰撞次数也有所减少。结果表明:使用铅芯橡胶支座能够有效的减小主梁的位移、墩顶位移、碰撞力及碰撞次数,对横向抗震减碰能够起到很好的效果。