铁路标准桥梁典型减隔震体系响应行为与谱分析方法

基于铁路标准桥梁3种典型减隔震设计体系,分析了结构的地震响应行为,重点研究了墩身质量的动力效应和减隔震体系的振型效应.结果显示:铁路标准桥梁墩身质量对桥墩的地震响应存在显著的动力效应,忽视该效应会导致墎顶位移和墎底弯矩的平均相对误差约达11%~32%,对主梁的地震位移影响较小,平均相对误差不超过5%;桥墩的地震响应主要受计算方向上的前2阶振型控制,其中第2阶振型以桥墩自振形态为主,振型阻尼可偏于安全地按结构阻尼比考虑;基于2阶振型效应的SRSS组合可以较好地考虑减隔震铁路标准桥梁的墩身质量动力效应,其预测墩底弯矩平均相对误差可下降至7.5%;AASHTO规范建议的多振型反应谱法适用于铁路标准桥梁典型减隔震体系的地震响应分析.

基于高面压分离式隔震装置的大墩高差连续梁桥试验与抗震分析

针对我国西南山区高烈度区大墩高差连续梁桥的抗震难题,提出在桥梁抗震设计时混合使用高面压聚氨酯支座与分离式隔震支座来调节桥墩之间的刚度差距。针对分离式隔震支座进行了一系列试验,研究了支座耗能构件单独工作及支座整体工作时的力学性能,并结合以往学者进行的高面压聚氨酯支座试验研究了新型隔震装置的力学性能。结果表明两种新型隔震装置合理搭配,具有良好的隔震性能与刚度调节能力。在试验结果基础上,采用Midas Civil进行建模,对位于我国西南山区某高速公路沿线的某座具有典型特点的实际桥梁进行有限元分析,结果表明该隔震装置对于大墩高差连续梁桥具有良好的减震效果。

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。

基于BIM技术的城市道路施工保通方案设计

为降低道路施工对城市车辆通行造成的影响,引进BIM技术,以济南市舜泰北路道路工程项目为例,对施工保通方案的设计展开研究。使用BIM技术中的PowerCivil等软件,设计城市道路建筑物的三维建模;增设道路保通临时隔离墩,对施工段与道路车辆通行段进行合理隔离处理;根据城市道路工程施工的实际需求,进行保通方案的动态调整。设计对比实验,实验结果证明:设计的施工保通方案可以在提高车辆通行能力的基础上,降低道路施工与车辆通行的安全冲突行为发生次数,提高施工中车辆行驶的安全性。

高烈度区高墩连续梁桥隔震技术的有效性分析

针对高烈度地区高墩连续梁抗震设计存在的难题,以两座典型的高墩桥梁为例,采用数值模拟的方式对比分析了抗震设计与隔震设计在E2地震作用下的响应结果,阐明了隔震技术在高墩连续梁上的有效性,针对隔震高墩连续梁梁端位移较大的问题,提出了有效的解决方法。

隔震设计在高桩LNG码头中的应用

隔震设计近年发展较快,在房建、路桥领域已取得较多应用且效果较好,但隔震设计对于常规码头效果不明显。高桩LNG码头抗震设计要求高,尤其在强震地区,地震荷载通常起控制作用,因此较适宜采用隔震设计。参考其他行业的做法,推荐可用于高桩LNG码头的隔震设计方法,在结构设计上提出一种与装配式结构相结合的方案,具有可快速施工、可及时更换的优点,并给出高桩LNG码头隔震设计的算例。研究成果可为强震地区高桩LNG码头设计提供参考。

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。

近接桥梁大型基坑开挖及支护技术研究

大型形状不规则基坑开挖过程、支护结构较为复杂,施工难度大,对周边既有建筑物影响较大。依托工程实例通过数值模拟与现场实测相结合的研究方法,分析大型不规则基坑开挖对附近桥梁的影响。研究结论:基坑开挖时,围护结构变形有着明显的位置差异,基坑坑角位置处变形较小;在开挖时地连墙顶端与嵌固端位移较小,变形曲线呈现弧形。通过对比,选取了先近后远的分部开挖方法及隔离桩与隔离墙结合的支护措施,减小桥墩最大横向位移,保证了施工安全。

减隔震支座对高墩大跨连续刚构桥减震效果分析

为更好地降低高墩大跨连续刚构桥在强震作用下的地震响应,提高其抗震性能,以某(120+220+120)m高墩大跨连续刚构桥为工程背景,首先简述了两种常用桥梁减隔震支座(铅芯橡胶支座(LRB)和环向钢丝绳组合阻尼支座(GSQZ))构造及力学性能,然后采用非线性时程分析法研究不同减隔震支座对高墩大跨连续刚构桥抗震性能的影响。研究结果表明:两种减隔震支座对梁端及主墩处减震效果较明显,对跨中部位减震效果较弱,安装减震支座会对主墩横桥向内力减震更佳,对主墩纵向内力减震效果有限;LRB方案的减震效果相对优于GSQZ方案,但是两者在刚构桥中的减震率均不高,实际设计中应结合阻尼器使用。

高墩大跨度铁路简支钢桁梁桥的减震性能分析

采用时程分析方法,研究了具有减隔震支座的铁路高墩大跨度简支钢桁梁桥的减震性能,探讨减隔震技术在高墩桥梁中的适用性。通过数值分析研究了采用铅芯橡胶支座、盆式橡胶支座和双曲面支座时的减震效果。计算结果表明,在铁路高墩大跨度简支钢桁梁桥上使用减隔震支座具有一定的减震效果。

再生骨料混凝土的抗冻性研究

研究了再生骨料取代率、改性骨料、粉煤灰掺量、硅灰掺量以及引气剂的掺入对再生混凝土抗冻性的影响。结果表明:随着再生骨料取代率的增加,再生混凝土的抗冻性有所下降;改性骨料能在一定程度上改善混凝土的抗冻性,有机硅防水剂改性后的再生骨料效果较好;随着粉煤灰取代水泥量的增加,再生混凝土的抗冻性明显下降;硅灰和引气剂掺加都能较明显地改善再生混凝土的抗冻性。

高墩自复位隔震机理

为了探讨桩基础高墩自复位隔震机理,用2个弹簧模拟桥墩的提离摇摆,考虑限位钢筋的影响,基于某铁路高墩桥梁,采用非线性时程分析方法,输入3条强震记录,讨论高墩摇摆反应随提离弹簧刚度、基础宽度及参数λ变化的规律。研究结果表明:提离弹簧刚度越小桥墩的摇摆振动越剧烈、摇摆反应越大,墩顶位移随λ的增大而减小、有明显的线性关系,墩底弯矩随λ的变化相对复杂。通过基础宽度、λ及墩-承台的接触刚度调整均可以实现对桥墩摇摆反应的控制。

限位装置对桩基础高墩摇摆反应的影响

提出了限位装置的模拟方法,完善了桩基础高墩摇摆隔震的分析模型.基于某铁路高墩桥梁,输入3条强震记录,采用非线性时程分析方法进行了限位装置的影响分析.讨论了限位装置初始间隙及屈服力的变化对墩顶位移与墩底弯矩的影响规律.结果表明,限位装置减小墩顶位移的同时会增大墩底弯矩,墩顶位移受限位装置初始间隙的影响较大,墩底弯矩受限位装置初始间隙的影响较小,桩基础高墩的摇摆反应受限位装置屈服力的影响较大.

桥墩高度对桥梁隔震性能的影响研究

以我国近海交通工程某隔震连续梁桥为研究对象,通过考虑影响隔震桥梁隔震性能的主要因素,建立其简化隔震计算力学模型,并采用有限元程序对隔震桥梁模型进行地震动时程响应模拟,以验证所采用简化力学计算模型的合理性。根据该模型研究桥墩高度对混凝土桥隔震性能的影响,分析表明:随桥墩高度逐渐增加,桥墩质量相应增加,桥梁结构自振周期延长,隔震桥的第二阶自振周期趋近于第一阶自振周期。对于低墩桥梁而言,桥墩高度对桥梁隔震性能影响显著,随着桥墩高度的不断增加,桥墩高度对桥梁隔震性能仍具有影响,但其影响程度逐渐下降。

大跨度桥梁边墩横向减震体系的地震易损性分析

在大跨度桥梁中,边墩的竖向恒载与中墩相比往往较小,导致支座滑动摩擦力较小,因此,摩擦型耗能减震支座无法有效控制地震位移.针对以上问题,提出了滞回型钢阻尼器和滑动支座配合使用的桥梁边墩减震体系.然后,以一座大跨度钢桁架拱桥为例,建立了全桥有限元模型,以支座位移、墩底弯矩以及拱脚立柱的应力为工程需求参数,采用云图法建立概率地震需求模型,分析了该大跨度桥梁的边墩横向地震易损性.结果表明,采用滞回型钢阻尼器和滑动支座的桥梁边墩减震体系可有效降低桥梁上、下部结构各主要控制部位的横向地震易损性.

铁路柔性桥墩横向抗震加固方法的理论探讨

铁路桥墩的抗震加固是工程中常见的问题之一。针对铁路柔性桥墩横向抗震条件相对较差的情况,基于隔震及减震控制的原理,提出了两种抗震加固方法—墩顶隔震法和相邻桥墩组合振动控制法。建立了相应的计算模型,推导了其振动及控制方程,并进行了理论上的分析研究。研究结果表明:这两种方法都能有效地减小桥墩地震响应,从而达到对桥墩进行抗震加固的目的。

新型内置挤压铅消能件竖向隔震墩的设计原理与减震性能分析

提出一种内置挤压铅消能件竖向隔震墩(VIPL),阐明其构造、特点及核心部件的设计理论;采用数值仿真分析方法分析VIPL的减震性能及其相关参数的影响,结果表明,VIPL的构造和原理可行,其通过弹性层适当延长结构的竖向自振周期,减小共振效应,通过内置挤压铅消能件提供竖向阻尼,具有明确的减震机理;VIPL的竖向刚度较普通钢筋混凝土支墩降低,其挤压铅消能件在极小的竖向位移下就能发挥耗能作用,具有良好的滞回耗能性能;适当增大挤压杆突轴尺寸和增加内置挤压铅体的数量,可有效增大消能件的阻尼力,显著提高VIPL的耗能能力。

桩基础高墩摇摆隔震分析模型研究

建立了桩基础高墩摇摆隔震的分布Winkler弹簧模型,与振动台试验结果的比较表明,分布Winkler弹簧模型可以较好地模拟桥墩的摇摆隔震。基于分布Winkler弹簧模型,提出了桩基础高墩摇摆隔震的两弹簧分析模型及提离弹簧刚度的取值方法。基于某铁路高墩桥梁进行了分布Winkler弹簧模型、两弹簧模型及转动弹簧模型的比较。结果表明,两弹簧模型的时程曲线与分布Winkler弹簧模型吻合较好,两弹簧模型得到的墩顶峰值位移及墩底峰值弯矩大于分布Winkler弹簧模型,而转动弹簧模型的结果则小于分布Winkler弹簧模型。

复合隔震墩隔震性能的振动台试验研究

通过对农村民居特点的研究,提出一种新型、经济、简单、可靠的隔震技术—钢筋-沥青复合隔震墩。根据相关理论设计了相应的隔震墩试件。通过地震模拟振动台试验输入El Centro和Taft地震动与结构地震反应的对比,研究了钢筋-沥青复合隔震墩模型的振动特性。试验结果表明,隔震墩加速度折减系数在0.34～0.55之间,可有效吸收地震能量并适用于不同抗震设防烈度地区,对地面运动加速度峰值高达1.5g的罕遇地震情况也有明显的减震效果,是一种廉价的实用技术。

隔震桥梁地震响应非线性分析

使用铅芯橡胶支座(LRB)作为隔震设备,分析了一个典型3跨连续梁桥在4种地震作用下的系统响应。采用Bouc-Wen模型模拟LRB的力变形非线性行为,使用有限单元方法建立系统刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵,使用龙格库塔法求解非线性方程。研究的重要参数包括桥墩的刚度、支座的屈服强度及屈服后周期,评价的主要依据是主梁振动加速度、桥墩支座位移、桥台支座位移及桥墩底部剪力和弯矩。结果表明:桥墩刚度对地震响应的隔震效果有很大的影响,随着桥墩刚度的减小,隔震效果降低,而LRB对桥墩刚度较大的桥梁有很好的隔震效果;LRB的屈服强度和屈服后周期均对隔震效果有一定的影响,不同的地震激励对系统的影响不同,对某种地震激励,存在一个最优的LRB屈服强度。