地震激励下铁路梁式桥高墩高阶振型效应分析

为研究高阶振型对铁路大跨高墩简支梁桥地震反应的影响,选取北小塬夏河特大桥桥墩作为研究对象,采用有限元软件建立4个不同高度的单墩抗震计算模型,进行动力特性和反应谱分析,提出相应的评价指标,研究墩高、场地条件与墩梁质量比3个因素对高墩桥梁的高阶振型效应的影响。结果表明:不同墩高下结构的总反应基本由前两阶振型的反应组成,第2阶振型对墩身剪力的影响最大、对位移的影响可以忽略;第2阶振型对墩身弯矩、剪力的影响范围均可分为2个区域,分界线分别为距离墩底截面的0.3H与0.6H处(H为墩高),墩身截面位置与分界线的距离越大,第1阶振型反应与总反应的比值减小,第2阶振型反应与第1阶振型反应的比值增大;场地条件对前两阶振型效应的影响显著,桥墩越高、场地条件越坚硬,高阶振型的效应就越明显;墩梁质量比对前两阶振型效应的影响较小。

装配式超高墩连续刚构桥碰撞响应及影响研究

灌浆套筒连接装配式超高墩连续刚构桥与边联的动力特性差异显著,地震作用下易与边联发生碰撞。本文采用OpenSees建立了CFRB-FSP(主桥)与边联碰撞模型,探究了非长周期地震动、近断层脉冲型地震动作用下两者纵桥向的碰撞响应及其影响。结果表明,相同PGA作用下,近断层脉冲型地震动作用下的峰值碰撞力比非长周期激励下的大;峰值碰撞力随初始间隙、碰撞刚度以及跨径、墩高的增大而增大;CRFB-FSP主梁峰值位移随主梁跨径、墩高的增大而增大;墩底峰值弯矩随跨径的增大而增大,但随墩高的增高而减小,这与高阶振型的参与有关;碰撞后,CRFB-FSP的主梁峰值位移、墩底峰值弯矩都有所减小,减小率随跨径、墩高的增大而增大。

高桥墩几何非线性分析的能量法

考虑地基弹性变形影响 ,用能量法对高桥墩进行几何非线性分析。在基础弹性约束下 ,墩身的形函数用墩自身弹性变形与基础平、转动产生的刚体位移之和来构造。算例计算结果表明 ,对弹性地基高桥墩的设计计算 。

基于能量法的桩柱式高桥墩—桩基结构稳定性分析

在深入研究山区高桥墩—桩基结构屈曲机理基础上,首先,根据工程实际及桩柱式高桥墩—桩基结构平面受力模式,确定出符合工程特性的框架结构简化计算模型,其次,通过研究其失稳模式及内力计算方法,求得考虑高桥墩—桩基轴向变形的转角—位移方程,并结合能量分析方法建立桩柱式高桥墩—桩基结构平面内稳定性分析方法,然后,框架结构平面外受力特点确定出其稳定性分析力学模型,进而建立出考虑竖向荷载与水平荷载共同作用时高桥墩—桩基结构平面外稳定性分析方法,工程实例分析表明,考虑高桥墩与桩基共同作用的框架结构稳定系数比高桥墩框架结构稳定系数低,符合工程实际,表明了本文所建立方法的合理性与可行性。

桥梁高墩位移延性能力的探讨

本文运用增量动力分析方法来计算高墩的屈服位移、极限位移和位移延性,给出了应用IDA方法计算屈服位移、极限位移的主要过程,探讨了高阶振型对高墩位移延性能力的影响。通过算例分析表明:现行计算桥墩位移延性系数的方法,如直接应用到高墩,将会导致较大误差;高阶振型对高墩的屈服位移、极限位移和位移延性系数都有较大的影响。

桩柱式高桥墩桩基稳定性分析

基于桩柱式高桥墩桩基与一般桩基的差异,以及高桥墩桩基中桩、柱和土体共同工作的原理,建立了将桩和柱视为一个整体的分析计算模型。假设桩侧摩阻力随土层变化均匀分布,并假定桩侧土体地基反力系数随深度线性增加,由能量法得到了考虑高桥墩桩基中桩、柱材料和几何特性差异的桩土体系总势能,利用势能驻值原理导出相应的屈曲临界荷载和稳定计算长度。计算结果表明,通过改善土体性质,可提高桩柱式高桥墩桩基的稳定性能,但在柱桩刚度比较大,埋深较小时,其效果是有限的;高桥墩桩基的无量纲稳定计算长度随桩埋深的增加而增大;桩柱式高桥墩桩基可能存在一最优的柱桩刚度比,此时柱、桩、土三者共同作用体系最为协调。经与有限元数值分析结果比较发现,两者吻合很好。

设置黏滞阻尼器的超高墩大跨铁路连续钢桁梁桥纵向减震性能研究

以某超高墩铁路连续钢桁梁桥为研究对象,运用SAP2000软件建立全桥空间有限元模型,通过动力非线性时程分析,进行设置不同参数黏滞阻尼器的超高墩大跨连续钢桁梁桥纵向减震性能研究。结果表明:合理设置阻尼器能够协同各墩受力,可显著降低支座、梁端和墩顶位移;受高阶振型影响,超高墩的墩顶位移与墩底内力响应没有直接对应关系,墩身中部弯矩响应包络图饱满、外凸;随着墩高的降低,墩身剪力及弯矩包络逐渐趋于线性,高阶振型的影响削弱,减震规律逐渐趋近中低墩;阻尼器可使超高墩的墩身地震内力重分布,有效改善墩身的剪力响应,中间2个超高墩(139和154 m)中部的弯矩响应相比无阻尼器情况分别减小约26%和27%。在进行超高墩的抗震设计时,应特别关注墩身中部的抗震性能验算。

高阶振型对高墩桥梁抗震性能的影响及其识别

针对高60 m、90 m的典型高墩桥梁,运用增量动力分析方法(IDA)和基于基阶振型的非线性静力推导方法(MPA)计算高墩屈服位移、极限位移、位移延性以及临界状态的墩身曲率分布,通过两种方法计算结果的对比分析,评价不同地震波激励下,高阶振型对桥墩延性能力的影响。描述不同地震作用下曲率沿墩高的分布,指出高墩桥梁在强震作用下,除墩底塑性铰外,还会在墩身中上部形成第二个塑性铰区域,并绘制能力谱和需求谱识别高墩在不同临界状态下各高阶振型进入塑性的程度,证实墩身出现塑性铰主要是由于第二阶振形的贡献。

摇摆自复位高墩高阶效应研究

为了对摇摆自复位高墩中的高阶效应进行控制,需要对高阶效应进行定量评价。在对比已有研究方法的基础上,采用模态分解法对摇摆自复位高墩中各阶模态响应进行计算。在对目前已有的高阶效应贡献指标进行分析的基础上,提出了新的适用于评价摇摆自复位结构摇摆过程中高阶效应贡献的指标。以3种不同强度下的7条地震动作为输入,利用Open SEES建立的2弹簧摇摆模型对某铁路摇摆自复位高桥墩的高阶效应进行了研究。结果表明:高阶效应贡献随地震动强度的增大而增大,墩底剪力对高阶效应最为敏感,第2、第3阶模态贡献分别可达第1阶模态贡献的97%和27%;墩底弯矩次之,第2阶模态贡献为第1阶模态贡献的34%;墩顶位移最不敏感,第2阶模态贡献仅为第1阶模态贡献的8%。

墩身高阶振型对高墩地震反应影响

采用增量动力分析的方法,全面讨论了墩身高阶振型对桥梁结构地震反应的影响.首先分析了现有规范中的桥梁抗震设计方法应用于高墩的局限性;随后采用了增量动力分析方法,在考虑墩身高阶振型效应的情况下,对高墩桥梁结构在地震作用下的性能进行了研究.结果表明:由于墩身高阶振型贡献,高墩在强震作用下可能沿墩身产生多个塑性区域;墩顶位移与墩底曲率不再同步变化,高墩墩顶极限位移不能采用规范中的方法进行计算;高墩墩身的地震剪力及弯矩需求也会由于墩身高阶振型的显著影响而变得十分复杂.最后提出了针对高墩抗震设计的一些改进措施.

控制自复位高墩高阶效应的双摇摆界面法

为控制只在墩底设置1个摇摆界面的自复位高墩(结构1)的高阶模态地震响应,研究了分别在1/2墩高截面(结构2)和墩身弯矩最大截面(结构3)设置第2个摇摆界面的双摇摆界面法的控制效果。以3种强度条件下的7条地震动作为输入,利用时程分析获得了3种结构的墩身最大弯矩、最大剪力及墩顶最大水平位移。通过对比分析发现:结构2不能有效控制高阶模态效应,而结构3能有效控制高阶模态效应。随地震动及其强度的不同,与结构1相比,结构3能使墩身最大弯矩及最大剪力分别减小20%~46%和19%~65%,但结构3会增大墩顶最大水平位移,需采用有效手段加以控制。

近远场地震作用下自复位桥墩高阶振型效应研究

为了研究近、远场地震作用下高阶振型对自复位桥墩地震响应的影响,以大瑞铁路漾濞1号特大桥为工程背景,基于OpenSees软件建立该桥18号桥墩(高58 m,采用自复位桥墩)的地震反应分析模型,输入近、远场地震动,通过增量动力分析法分析墩身塑性铰的形成及发展规律,并通过模态分解法计算前3阶振型对墩身塑性铰弯矩和墩顶位移的影响。结果表明:自复位桥墩并未消除高阶振型的影响,近场地震作用对结构第2阶振型的效应更加显著;墩身塑性铰主要分布在结构中部区域,且由第2阶振型控制,墩底不出现塑性铰;墩顶水平位移主要由第1阶振型控制,且远场地震作用更显著。

高桥墩墩顶水平位移的计算与分析

考虑板式橡胶支座的弹性约束作用、地基弹性变形的影响,用能量法对高桥墩墩顶水平位移进行计算与分析;算例表明,对具有板式橡胶支座的弹性地基高桥墩的设计计算,支座对高桥墩弹性约束和地基的弹性变位影响不可忽视.

高墩抗震性能评估的适用地震动强度参数研究

为了有效评估钢筋混凝土桥梁高墩的抗震性能,选取53条真实地震动记录建立地震记录库,并建立三个不同周期的钢筋混凝土桥墩模型,通过增量动力分析和统计分析的方法,得到各个模型的增量动力曲线以及标准差的正态分布和对数正态分布,同时绘制出三个模型的响应标准差和对数响应标准差随强度参数变化的曲线,研究考虑高阶振型作用的地震动强度参数作为评估钢筋混凝土桥墩抗震性能的地震动强度参数的适用性。研究结果表明,考虑高阶振型的地震动强度参数可以更有效地评估结高墩的抗震性能。

考虑地基变形影响的高墩柱抗推刚度的解析方法

对高薄壁墩墩底弹性和墩底固结时的抗推刚度和结构内力进行了分析,通过对两种结果的比较,给出了主墩合理截面的确定方法。针对基础形式,考虑地基弹性变形影响,用能量法原理对桥墩竖向受压稳定临界力作了详细的讨论.结合算例分析,得出了一些有益结论。

铁路圆端空心高墩振动台模型试验研究

为研究不同水准地震下铁路圆端空心高墩震损模式和动力响应特征,以单线铁路40m圆端空心墩为研究对象,进行了3个1/6缩尺桥墩模型振动台试验,并与同类桥墩拟静力试验比较。结果表明:地震下桥墩损伤模式与拟静力结果存在显著差异,相同墩顶位移角下动力试件裂缝沿整个墩身分布,而拟静力试件裂缝主要集中在约2/3墩高范围内;振动台试件除在墩底倒角上缘附近形成明显塑性区域外,受高阶振型影响,墩身中上部仍出现较密集裂缝,为圆端空心高墩潜在塑性铰区;随着输入地震动PGA的增加,桥墩阻尼比、加速度、位移及应变响应增大,损伤累积导致自振频率和墩顶动力放大系数减小;桥墩在0.15g^0.2gPGA下开裂,0.45g^0.5g时首次屈服,0.55g^0.6g时进入等效屈服,最大工况0.8g或0.9gPGA下墩顶位移角为1.18%~1.48%,此时构件进入非线性状态;罕遇地震下试件DB-2(体积配箍率ρ_s=1.268%)抗震性能最优,试件DB-1(体积配箍率ρ_s=0.630%)次之,试件DB-3(体积配箍率ρ_s=0.270%)延性较差、易发生脆性破坏。

薄壁高桥墩两个工作性能指标的计算与分析

推导出薄壁高桥墩自振频率的计算公式，并将该公式计算结果与有限单元法计算值进行了分析与比较。在用瑞利里兹法和有限元法计算墩顶水平位移的同时，对由竖向荷载作用所产生的几何非线性对墩顶水平位移的影响作了初步分析。

文明大桥高墩静阵风荷载效用实用计算方法

以汝城至郴州高速公路文明特大桥为依托工程,介绍了一种关于高墩刚构桥梁纵、横向静风荷载效应的适用分析计算方法,可为该类结构的抗风设计提供技术参考。

采用振动台阵的超大跨斜拉桥大比例全模型试验研究

强震作用下超大跨斜拉桥的结构响应与其结构体系密切相关,且受基础和场地土特性影响较大,然而目前为止,因试验条件和技术所限,尚缺乏相关的全桥模型振动台试验研究。以一座试设计的主跨1400m超大跨斜拉桥为原型,设计一座几何相似比为1/70、包括桩基础和场地土的全桥模型;采用振动台阵试验技术,研究El Centro波、人工波、Mexico City波等三种典型地震一致激励下不同结构体系的地震响应特性及影响机理,所研究的结构体系包括:纵向半漂浮体系、纵向弹性约束体系、以及本文作者提出的纵向辅助墩耗能体系和横向耗能体系;探讨不同纵向结构体系的抗震性能以及附加在上塔柱间的耗能构件对斜拉桥横向地震响应的控制效果。试验结果表明:土-结构相互作用对上部结构地震响应的影响不可忽视;主塔地震响应受高阶振型的影响明显;在PGA为0.4g以下的El Centro波和人工波、以及PGA为0.2g的Mexico City波作用下,结构响应仍处于弹性状态;纵向弹性约束体系和纵向辅助墩体耗能系可有效减小主塔位移和塔-梁间纵向相对位移响应,其中作者提出的纵向辅助墩耗能体系的抗震性能更好;附加耗能构件可有效降低主塔的弯矩应变响应,实现分散主塔受力和附加耗能作用,但对主塔加速度和位移响应的控制有限。

论高速公路桥梁高墩台施工方法及控制措施

介绍了桥梁高墩台施工的主要方法,包括钢筋的安装、机械设备的选择、混凝土配合比的设计以及施工的安全控制。