高烈度区长联PC连续梁桥减隔震措施分析

为了明确高烈度区长联预应力混凝土(prestressed concrete,PC)连续梁桥滑动摩擦摆式支座的减隔震性能,针对设防烈度为9度的某长联PC连续梁桥,利用CSiBridge软件建立大桥空间梁单元非线性分析模型,以普通球型钢支座地震响应为基准,对比分析铅芯橡胶支座与滑动摩擦摆式支座的减隔震性能,并对滑动摩擦摆式支座的摩擦系数和支座曲率进行参数分析。结果表明:在长联连续梁桥中,相比于铅芯橡胶支座,滑动摩擦摆式支座减隔震效果更好,固定墩内力与变形更小,全桥受力更加均匀合理;对于滑动摩擦摆式支座,摩擦系数越大,长联连续梁固定墩墩底弯矩与墩顶位移越大,摩擦系数变化20%,固定墩墩底弯矩最大值变化约1.67%,墩顶位移极值变化约1.45%;支座曲率半径对长联连续梁地震响应的减隔震性能影响较小,曲率半径增大1.5 m,固定墩墩底弯矩最大值增大约0.97%,固定墩墩顶位移增幅约为0.37%~1.39%。

高速铁路多跨长联矮塔斜拉桥减隔震设计研究

多跨长联连续梁结构存在固定墩地震力大、延性部位震后不易恢复等问题,在高烈度震区抗震设计存在困难。为了解决高速铁路多跨长联矮塔斜拉桥的抗震设计问题,以某(65.65+8×110+65.65) m单索面预应力混凝土矮塔斜拉桥为研究对象,采用非线性时程积分方法,对单固定墩、刚构连续梁和摩擦摆支座隔震3种不同的抗震体系方案进行分析比选。研究结果表明,采用摩擦摆支座隔震体系方案优势明显,在地震作用下,与单固墩体系相比,桥墩横桥向墩底弯矩普遍减小70%以上,固定墩纵桥向墩底弯矩减小约80%;进一步通过摩擦摆隔震支座参数分析,确定了合适的支座参数,获得较好的支座变形量、墩顶剪力,减隔震效果明显。因此,在桥墩剪跨比小、下部结构刚度大的情况下,设置摩擦摆隔震支座后,可显著减小地震时下部结构的地震响应,使各个桥墩受力均匀,同时通过合理的支座设计可满足大震位移需求,并具有足够的自复位能力。

高烈度地震区高铁隧道衬砌背后空洞特征及地震响应

为提高强震区含病害铁路隧道的安全性,通过隧道检查车对29座高速铁路隧道衬砌背后空洞测试,借助有限差分方法研究空洞对隧道结构安全性的影响。结果表明:高铁隧道衬砌背后空洞极易出现在拱顶,占比80.00%;空洞纵向长度出现频率最高区间为2~4 m,占比46.49%;与衬砌表面最小距离为0.3~0.55 m的空洞占比78.93%,空洞常伴随衬砌厚度不足病害;衬砌背后空洞改变围岩-支护的接触状态,进而结构的惯性力和强制位移改变,震时位移和应力状态也随之变化;空洞导致所在部位的结构内力改变,结构安全系数降低19.51%~95.27%;随着空洞的环向角度、径向深度、纵向长度的增加,结构安全系数降低。衬砌背后空洞将导致高铁隧道衬砌的震时安全性显著降低。研究成果可为含病害高铁隧道抗震设防提供借鉴。

高铁桥梁装配式双柱空心墩承插深度研究

高铁桥梁桥墩刚度大,结构及构造有别于公路及市政桥梁,大量既有公路、市政承插式桥墩的研究成果是否适用于承插式铁路墩,需进行深入系统的研究。建立现浇和承插式双柱原型空心墩的非线性有限元模型,并结合既有试验结果验证了建模方法的正确性。通过模拟桥墩在拟静力往复作用下的力学行为,得到双柱空心墩的力-位移曲线,对比承插式桥墩与现浇桥墩滞回性能的差异,结合应变渗透效应及纵筋发展长度确定了承插深度的合理取值范围,并提出最小承插深度计算公式。结果表明:承插式桥墩与现浇墩的承载力差别很小,墩高5 m和10 m时,相差最大为2.8%;承插式桥墩和现浇墩的刚度退化规律基本一致,刚度随着侧向位移的增加而降低,位移较小时刚度退化较快,位移较大时刚度退化减慢;纵筋在塑性铰区及承台顶以下应变渗透区内屈服,在此区域以下400 mm范围应变则迅速减小,应变渗透区段为承插式墩身易损部位;根据本文提出的最小承插深度计算公式得到的高铁空心墩的最小承插深度设计值为0.5D(D为墩柱外径)。为保证承插式桥墩的安全性,应采取合理构造措施确保桥墩应变渗透区段抗震性能,推荐高烈度区桥墩的承插深度大于0.5D。

高烈度区波纹管连接预制拼装桥墩抗震性能研究

为探究预制桥墩在高烈度区应用的可行性,提出一种新型的内外波纹管连接墩柱-盖梁节点。设计制作了2个相似比为1∶3的试件,分别为内外波纹管连接桥墩(internal and external corrugated pipe-connected pier,IOCPCP)和现浇桥墩(cast-in-place pier,CIP)。采用拟静力试验方法与有限元数值模拟结合的方法,分析试件的滞回性能、耗能能力、曲率等,并讨论其破坏模式。试验结果表明:试件破坏模式均为墩底塑性铰破坏;IOCPCP试件在承载力、滞回、耗能等方面与现浇桥墩类似,并具有更好的延性能力;IOCPCP试件在大纵漂率6%的作用下仍能保持峰值荷载88%以上的承载力;针对墩柱纵筋强度和内部补偿钢筋长度参数进行有限元模型分析,认为提高墩柱纵筋强度可以使墩底塑性铰区域略有减小,但对外围波纹管内灌浆料强度要求更高;内部补偿钢筋长度较短时,易出现双塑性铰现象。试验结果可为预制拼装桥墩在高烈度地区的工程应用提供参考。

金阳河特大桥超高桥墩设计关键技术

金阳河特大桥主桥为(106+2×200+115+40)m连续刚构桥,位于高山峡谷地带,桥址处50年超越概率10%地震烈度7.7度,5~7号主墩分别高113、196、182 m。针对横桥向抗震响应突出且墩高差异大的特点,主墩采用钢管混凝土组合墩,对墩高较大的6号、7号主墩横桥向双侧放坡,各主墩顺桥向尺寸保持恒定以方便施工,梁端设置粘滞阻尼器以实现顺桥向耗能减震;各主墩刚度经匹配设计,控制截面的地震响应达到合理比例。主墩为外包混凝土的四肢钢管混凝土柱及柱间腹板形成的箱形构造,竖向每间隔12 m设置1道钢筋混凝土横隔板;墩梁固结采用钢管混凝土柱置于主梁0号块腹板外侧的连接构造,钢管混凝土柱与承台连接采用承压板+PBL剪力键的构造。大桥整体结构计算结果表明:持久状况和E2地震作用下,钢管混凝土组合墩满足承载能力极限状态要求,主墩墩顶水平位移小于规范规定的变形容许值。主墩施工先安装钢管骨架,再采用液压爬模工艺施工钢管外包层和柱间腹板,研发了多点同步重型提升系统代替大型塔吊,以降低高空作业安全风险,节省施工费用。

高烈度山区不同地形下常规桥梁地震响应分析

高烈度地震山区高速公路桥梁受复杂地形条件限制常设在深沟河谷或陡坡半填半挖处,不同地形处桥梁的地震响应和损伤机理可能不一致。为研究地形因素和结构抗震体系对桥梁地震响应及损伤机理的影响,将山区地形总结为3类典型地形,基于有限元软件Midas Civil并依托在建项目分别建立各地形处采用延性抗震体系和减隔震体系的装配式预应力混凝土T梁桥有限元模型,利用地震动加速度记录对桥梁进行非线性动力时程分析。结果表明:1)高烈度震区桥梁地震响应受地形和抗震体系影响显著,桥梁抗震性能表现为“W”型地形>“槽”型地形>“V”型地形,减隔震体系>延性抗震体系;2)当联内平均墩高大于32 m时,桥梁采用减隔震体系可能失效,是否失效与相邻联的刚度有关,相邻联刚度越小,失效概率越大;3)设置横向高低墩可使墩底横桥向剪力减小、使顺桥向弯矩增大、使同一盖梁下矮墩更易遭受破坏。

深厚黄土高地震区斜拉桥桥塔抗震性能研究

以某深厚黄土高地震区斜拉桥为工程依托,根据钢-混结合梁斜拉桥的结构特点,采用有限元分析方法,对纵向阻尼器设计参数、布置方式进行分析,针对不同的设计方案分析对抗震性能的影响,确定最优方案。通过分析弯矩-轴力时程曲线与截面轴力-等效抗弯屈服弯矩曲线(P-M曲线),对桥塔塔底及其桩基抗震性能进行研究。研究结果表明,斜拉桥设置纵向阻尼器,能有效降低塔底内力,减小梁端位移;当斜拉桥桥面以下墩塔较高时,可采用在主塔+桥台设置阻尼器的方式来降低主梁梁端位移和阻尼器行程。桥塔塔底薄弱截面外包钢板方案、内设钢管混凝土骨架+外包钢板方案均可满足高桥塔抗震要求。

高烈度区高墩连续刚构桥抗震性能研究

以高烈度近场震区铁路桥为依托,采用Midascivil软件建立了不同墩高的桥梁结构力学模型,针对多遇地震及罕遇地震2种地震工况进行数值模拟,以桥墩高度为主要参数,以模型自振频率、桥墩墩顶、墩底位移及内力变化、阻尼器作用效果等方面对其抗震性能进行评价。研究结果表明:墩高增加时,桥梁整体的振型周期增大,对于多遇地震和罕遇地震无阻尼情况下墩底的弯矩纵横向弯矩变化幅度不大,而轴力增加明显;随着墩高增加,阻尼器对于桥墩墩顶墩底的弯矩减小比例较大,减震效果比较好。

某医疗框架-剪力墙结构隔震设计与分析

基于《建设工程抗震管理条例》和《建筑隔震设计标准》(GB/T 51408—2021),对位于高烈度地区的某医疗建筑进行了详细的隔震设计与分析。项目采用框架-剪力墙结构,地上14层,隔震层位于地下室顶板,隔震支座拟采用摩擦摆隔震支座,采用YJK软件对其进行了设防地震作用下的CCQC反应谱分析,研究了层剪力比、层间位移角等重要参数,并采用Paco-SAP软件对其进行罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,评估了大震作用下上部结构的抗震性能。隔震分析结果表明:采用摩擦摆隔震支座可有效降低该结构在地震作用下的层间剪力,上部结构可按设防烈度降低1度采取抗震措施,各塔各层间位移角均满足《建筑隔震设计标准》(GB/T 51408—2021)相关要求;罕遇地震作用下,结构弹塑性层间位移角最大值低于1/100,隔震支座的极值面压、支座位移均满足规范要求,构件性能水准均处于轻微损坏和轻度损坏之间,极少数构件出现中度及以上损坏,该隔震结构基本满足“中震不坏”的性能目标。

隧道横穿高烈度地震区滑坡衬砌减震效果评估方法试验研究

为评价高烈度地震区滑坡隧道减震结构的减震效果,利用振动台模型试验测试,得到不同强度地震波作用下试验模型的加速度和动应变等数据信息;结合试验模型宏观灾变变形特征,采用多指标评估方法,揭示隧道减震结构区域性空间动力响应特征;基于弹塑性效应定义隧道结构塑性减震系数(PDC),阐明隧道结构的损伤演化规律。研究结果表明:(1)滑坡体破坏表现出区域性损伤破坏的连续性,隧道结构的损伤部位存在区域性差异;(2)隧道结构不同位置的加速度、速度和位移到达峰值的次数和时间存在差异,隧道结构局部及整体的动态响应受不同频段地震波的影响;(3)海绵橡胶材料作为隧道衬砌减震层具有良好的减震效果,但不会改变隧道结构受损变化的形式和频谱响应特性;(4)隧道结构的损伤破坏具有明显的累积效应,整个过程可分为弹性变形阶段、弹塑性变形阶段和塑性变形阶段,实际隧道工程抗减震设计应防止隧道结构过早进入塑性变形阶段。研究成果可为高烈度地震区隧道穿越滑坡区的变形机理及防控措施设计提供一定的理论参考。

高烈度区钢结构转运站隔震性能分析与研究

为研究高烈度区火力发电厂中钢结构转运站隔震应用效果及隔震性能,本文建立两层和五层两个典型钢结构转运站进行隔震结构研究。并选取5条天然地震波与2条人工地震波对结构进行时程分析,对比分析隔震前后结构的动力特性、楼层层间位移角、楼层层间剪力等地震响应指标。得到以下结论:1)在高烈度区转运站结构设置基础隔震支座,能有效延长结构自振周期,降低结构地震响应强度。2)结构设置基础隔震支座后,在自然地震波与人工地震波的作用下,结构的柱底水平剪力、楼层层间位移角、楼层层间剪力相比隔震前都得到了有效降低,建议高烈度区转运站结构有条件时宜采用结构隔震措施。3)隔震结构隔震效果差异与结构隔震层屈重比的大小存在直接关系,合理的控制隔震层屈重比能有效提高结构的隔震效果。4)隔震设计时应考虑结构变形对工艺设备的影响,消除相邻建筑变形不一致产生的附加应力,以保证结构安全。

新疆高烈度地区A中学教学楼建设消能减震设计研究

高烈度区域更易受到地震影响。研究高烈度区域教学楼消能减震设计有助于后期恢复、减少震后损失,提升生存保障。本文以A中学教学楼为研究对象,分析消能减震目标,采用规范消能减震技术及墙体黏滞流体阻尼器方案。研究结果表明,设防地震作用下教学楼主体弹性,粘滞流体阻尼器在中震下就开始屈服耗能,等效附加阻尼比平均值X向4.56%,Y向6.49%,能够满足3%附加阻尼比的要求,粘滞流体阻尼器效果明显。

高烈度地震区高墩简支梁桥减隔震设计研究

为研究高烈度区高墩铁路简支梁桥在地震作用下的结构响应状况,选取某车站特大桥为研究背景,根据桥梁多遇、罕遇地震作用下的结构响应幅值,开展桥梁延性设计方案和减隔震方案两种情况下的内力和配筋对比。结果表明:高烈度地震区高墩桥梁,采用延性设计时,配筋率需求过高,设计难度大,且下部结构工程量增加较多,经济性较差。采用回型钢耗能双曲面减隔震支座进行减隔震设计时,桥墩与桩基内力较普通支座有显著的减小,墩梁相对位移随墩高的增加呈递增趋势,纵向最大位移0.293m,横向最大位移0.224m,未超过0.3m的设防目标。采用减隔震设计,可以有效降低结构地震响应,减小设计难度,提高结构安全性,提升经济性能。

不同承台结构形式对大跨刚构桥抗震性能的影响分析

为探究高烈度区不同承台结构形式对大跨预应力混凝土连续刚构桥梁抗震性能的影响,以某座108 m+188 m+108 m双幅双肢薄壁墩连续刚构桥为工程背景,采用时程分析方法对该桥进行三向激励,对比研究纵联横离式、纵联横联式、纵离横离式、纵离横联式共4种承台结构形式对两幅桥墩柱和桩基内力、位移动力响应的影响。结果表明:采用纵离的承台形式在纵向地震下,桩基内力需求降低了30%~70%,墩柱内力需求降低了26%~33%,且与纵联的承台形式相比,桩身拉力减少较多;采用横联的承台形式在横向地震下,桩身轴力需求降低11%,且基本不存在拉力,桩基和墩柱的内力响应虽分别增大30%和16%,但与纵向减小量的相比,增加幅度较小。因此,为提高特大桥全寿命周期的安全性和经济性,对于以地震响应为控制设计核心要素的高烈度区大跨连续刚构桥梁,建议采用纵离横联式的承台结构形式。

高韧性混凝土面层加固高烈度地震区砌体结构原理分析与应用案例

随着高韧性混凝土研究的深入和成熟产品的推广,高韧性混凝土加固砌体结构的优势不断被发现和研究,加固方法越来越成熟可靠,计算方法也已成熟。因其施工类似于一般抹灰,故适用范围广,可以方便地根据设计需求配置钢筋。这种方法除了能够显著提高砌体结构的承载力与抗震承载力,还施工简便,可分段施工,节约工期,且加固效果优于钢筋混凝土板墙,降低加固工程造价,有广泛的应用前景。

高烈度区大底盘框支-剪力墙隔震结构地震响应分析

对经济性要求较高的高烈度区高层住宅剪力墙结构,采用隔震措施可以有效地降低上部结构的水平地震作用,从而减小结构的设计截面尺寸和配筋;而且隔震结构有非常优良的减震耗能效果,能提升结构的安全冗余度。本文以8度区大底盘框支-剪力墙高层结构为研究对象,根据新《隔震设计标准》进行隔震设计研究,选取5条天然波和2条人工波进行了时程分析计算,得到隔震结构的减震设计效果。采取隔震措施,可以有效的降低上部结构的地震作用。对转换桁架进行了设防地震下的响应分析,得到转换桁架可满足抗震设计要求。

某高烈度区超限高层住宅结构设计

对天津某高烈度区高层住宅进行结构超限情况判断,发现结构存在高度超限、扭转不规则、凹凸不规则等多项不规则项。针对结构的不规则项,设定合理的结构抗震性能目标,通过不同的结构分析软件研究结构在多遇地震、设防地震、罕遇地震的受力性能,采用弹性时程分析、静力弹塑性(Pushover)分析,深入探讨结构在地震中的反应,找出结构在地震反应中的薄弱位置,对这些薄弱位置进行相应的加强,使结构设计满足预定的性能目标。

地震高烈度区坝基岩石抗压强度低的原因分析——以印尼拉里昂彼利水电站工程为例

印尼拉里昂彼力水电站工程位于Lariang河上,工程区位于Palu-koro断层影响带内。文章主要根据试验数据,从岩石矿物成分特性、岩体宏观结构特性、场区地质构造特征三个方面,分析二长花岗岩强度异常的原因,为今后在高烈度地震区分析坝基岩体提供有效的分析方法。

装配式住宅剪力墙结构在高烈度地区的设计研究

随着生活科技的快速发展,装配式建筑占据了大量的空间。通过对18层装配式住宅在高烈度抗震设防烈度下的抗震研究分析,得出如下结论,做好对竖向构件及水平构件的连接至关重要,剪力墙结构抗震设计必须满足全国及地方的设计要求,满足强度、刚度、稳定性等指标要求,达到建筑使用功能。剪力墙设计中需要预留一定的富余度,保证竖向构件可靠连接,以确保后期装配式剪力墙结构能在8度和9度抗震设防烈度条件下更好地设计和使用。