大跨独塔斜拉桥纵向约束体系研究

为寻求一种最优纵向抗震体系,以一座位于高烈度区的205 m+205 m独塔斜拉桥为工程背景,建立动力模型进行时程分析,分别从黏滞阻尼器方案和弹性索方案两方面进行参数研究,比选2种方案并确定最优的纵向约束体系。结果表明,在总阻尼力和阻尼指数相同的前提下,当边墩与桥塔的阻尼器屈服力之比为1∶2时,下塔柱底的地震弯矩、塔顶位移与主梁位移均达到极小值;黏滞阻尼器在边墩和桥塔上的布置数量分别为4个、8个,当阻尼指数取0.3、阻尼系数为2000 kN时,地震内力与位移均可得到有效的平衡控制;当全桥2根弹性索刚度为4×104kN/m时,关键截面的弯矩和剪力均出现极小值,黏滞阻尼器方案较弹性索方案的地震内力降幅超过20%,地震位移大致减小50%。

山区大跨度铁路悬索桥设计关键技术

以一座山区大跨度铁路悬索桥为工程背景,针对陡峭地形条件、复杂峡谷风特性、近断层地震烈度高等建设条件,确定采用适应性强的钢桁梁悬索桥。从总体布置到结构设计介绍了桥梁方案,并就桥梁刚度标准、峡谷风环境下桥梁抗风和行车安全、近断层强震区桥梁抗震设计三个技术问题开展了研究。根据车体加速度与轨道30 m弦测值的相关性,通过车-桥耦合动力分析和弦测值分析提出了对车体加速度和轨道30 m弦测值分级管理的刚度标准,并对大桥刚度进行评估,结果表明大桥刚度满足要求。基于峡谷风实测数据开展了抗风性能风洞试验和风-车-桥耦合振动分析,结果表明大桥颤振、涡振等抗风性能均满足要求,桥面平均风速达到25 m/s时桥上行车安全性及旅客乘坐舒适性指标满足要求。通过设置竖向约束、纵向不约束,在横向支座剪力销限力熔断后横向阻尼器发挥作用的结构体系,辅以纵桥向布置耗能型中央扣+黏滞阻尼器,横桥向布置黏滞阻尼器,并设置竖向、纵向地震限位装置,可实现桥梁“设计地震弹性、罕遇地震可修”的抗震设防目标。

轨道约束系统对高速铁路多跨简支梁桥地震反应的影响

文中结合高速铁路多跨简支梁桥及轨道系统的特点,建立了考虑钢轨、轨道板以及桥梁结构的线桥一体化模型,采用反应谱法研究了轨道约束系统以及相邻后继结构对所选桥跨地震反应的影响。研究结果表明:轨道约束系统对相邻墩高相差较大的多跨简支梁桥的地震反应影响较大,因此对其地震反应分析时应采用线桥一体化模型;由于受端刺等路桥过渡段结构纵向刚度的影响,后继结构的桥梁跨数越少,对边墩地震反应的卸载作用越显著。

超高墩多塔混凝土斜拉桥纵向约束体系研究

为探讨不同纵向约束体系对超高墩多塔混凝土斜拉桥地震响应的影响,以墩高178m的赤石特大桥为研究对象,建立全桥有限元模型并进行非线性时程分析,研究了一致和非一致2种纵向约束方式下约束刚度对结构地震反应的影响,并综合对比了各类典型纵向约束体系下结构的抗震效果,最后根据分析结果确定该新桥型的合理纵向约束体系。研究结果表明:一致纵向约束方式下,约束刚度对结构变形的影响较内力更加突出,设计时应以控制结构变形为主,设置较刚性的纵向约束对改善结构抗震性能更加有利;非一致纵向约束方式下,边塔约束刚度对各塔地震反应的分布有重要影响,合理设置边塔纵向约束刚度对平衡结构的响应分布非常关键;对于超高墩多塔斜拉桥而言,采用全漂浮体系和弹性约束体系,抗震效果均不是十分理想,而采用固结体系和弹性-固结体系,可在不显著增大结构内力的同时大幅降低结构变形,是比较合理的纵向约束体系。

轨道约束对高铁大跨连续梁桥地震反应的影响

研究目的:针对CRTSⅡ型板式无砟轨道体系的结构特点,以京沪高速铁路某大跨度连续梁桥为研究对象,采用线桥一体化模型讨论轨道体系对桥梁动力特性及地震反应的影响。研究结论:(1)轨道约束体系可增强相邻桥跨间的纵向联系,使按传统模型分析得到的两个单独振动单元变为一个整体振动单元,随着简支梁跨数的减少,连续梁桥的纵向一阶自振周期逐渐减小;(2)采用线桥一体化模型计算的连续梁桥地震反应大于传统模型,且随着简支梁跨数的增加,地震反应增大明显,不考虑轨道体系的纵向约束效应时,连续梁桥的地震反应偏于不安全;(3)随着轨道系统伸缩刚度的降低,线桥一体化模型的计算结果越来越接近传统模型;(4)随着端刺刚度的增加,连续梁桥的地震反应逐渐减小,但当端刺刚度大于一定值时,对连续梁桥的地震反应几乎无影响;(5)该研究结果可为多遇地震下高速铁路桥梁抗震计算模型的修订提供依据。

大跨度铁路悬索桥钢桁加劲梁设计

某大跨度铁路桥位于强震山区,采用主跨1060 m的上承式钢桁梁悬索桥,主桁采用华伦式桁架,桁宽30 m、桁高12 m,节间长10 m。结合强震山区铁路悬索桥的受力特点,加劲梁约束体系采用塔梁分离、塔墩固结的半飘浮体系,桥塔处纵向阻尼器与下平联设置在同一平面,桥塔和桥台处均设置相互协调工作的横向支座与横向阻尼器,并设置地震反压结构,在桥台端横梁中央设置局部受压支座,解决了大跨度铁路悬索桥抗强震、大风作用及轨道局部平顺性问题。钢桁梁主要构件采用Q370qD钢,局部构件采用Q500qD钢,主桁杆件和联结系杆件分别采用M30和M24高强度螺栓连接。加劲梁主桁上弦杆采用箱形截面杆件、焊接整体节点,下弦杆主要采用H形截面杆件、拆装式节点;上层通过交叉平联使箱形弦杆与钢桥面组成整体断面共同受力,下层采用H形弦杆与交叉平联组成镂空层,采用斜杆受拉为主的横联,解决了铁路悬索桥钢梁的疲劳问题,同时具有较好的经济性。结合场地及运输条件,加劲梁分区段采用顶推、原位拼装、缆索吊结合的方案施工,解决了山区大跨度悬索桥的施工难题。

无砟轨道系统对铁路减隔震桥梁地震响应的影响

为研究轨道约束对基于摩擦摆支座桥梁地震反应的影响,结合高速铁路大跨度连续梁桥的特点,分别建立了传统抗震分析模型与线桥一体化分析模型,并进行了非线性时程分析。结果表明:(1)轨道系统放大了大跨度铁路减隔震连续梁桥各墩的地震响应,尤其是联间墩的增幅最为明显;(2)轨道系统对连续梁桥邻近几跨简支梁桥的地震反应有一定程度的降低;(3)对大跨度铁路减隔震连续梁桥进行抗震分析时,应将邻近几跨简支梁桥作为边界条件,并考虑轨道约束的影响,采用线桥一体化模型分析。

从中美规范比较探讨桥梁结构抗震体系

中国和美国都即将推出新一代的桥梁抗震设计规范。经过多次修订的美国桥梁抗震规范是一套真正意义上的基于性能要求的结构设计规范,代表了未来结构设计规范的发展方向。《AASHTO桥梁抗震指南》中第一次明确提出了合理抗震体系的概念,并且通过传力路径上的抗震单元以及位移限制和连接措施保证了抗震体系基本特征的实现。从美国规范中汲取经验、吸收先进的研究成果,并对我国的规范进行适当的修订和调整是有着重要意义的。本文在对两本规范中与桥梁抗震体系相关内容进行分析比较的基础上,通过对合理抗震体系的特征和各组成部分进行系统剖析,以期阐明桥梁抗震体系的合理设计,并为我国新抗震规范的修订以及桥梁工程师的抗震设计提供参考。

不同约束体系曲线梁桥震害调查及损伤模式分析

为明确地震作用下曲线梁桥震害成因、结构传力机制及薄弱部位,对采用不同约束体系的曲线梁桥进行震害调查及损伤模式分析。归纳总结了汶川地震中采用不同约束体系的曲线梁桥震害;采用非线性时程方法,对比分析了不同水平地震动作用下不同约束体系曲线梁桥构件损伤状态及损伤顺序,探讨了不同约束体曲线梁桥传力机制及耗能机制。研究结果表明:曲线梁桥典型震害主要表现为主梁刚体移位,并伴有转动,主梁移位易导致其与桥台、挡块等发生碰撞,抗震分析中应考虑主梁双向碰撞效应的影响;约束体系为桥梁系统关键薄弱部位,在地震作用下易发生损伤,可将其设计为“保险丝式”单元;不同约束体系曲线梁桥的震害表现及传力机制差异明显,主要取决于约束体系的力学特性,对于采用橡胶支座的桥梁应设置合理限位装置,设置固定墩的桥梁应加强桥墩塑性铰区设计。

混合梁独塔斜拉桥非对称横向抗震约束体系研究

为了提高混合梁独塔斜拉桥的抗震能力,确定其合理的横向约束体系,采用SAP2000建立了全桥分析模型,基于非线性时程法对比研究了4种横向约束体系的地震响应,即横向固定、横向滑动、减震体系A和减震体系B,并对后两个体系进行了非线性粘滞阻尼器的参数优化分析,由此针对性提出了非对称约束体系。研究表明:由于主梁的非对称布置,主、边跨两侧的地震响应随粘滞阻尼器参数的变化规律明显不对称,采用非对称约束体系才能达到最优减震效果;结合桥梁的抗震能力发现,采用非对称减震体系B(即1#和3#墩分别布置C=7000kN/(m/s)~α、α=0. 5和C=5000kN/(m/s)~α、α=0. 5的粘滞阻尼器+双向支座)不仅能满足支座变形要求,也能满足过渡墩和主塔的强度要求,是本桥最合理的横向约束体系。

地震作用下组合梁斜拉桥刚度配置及合理体系研究

为探究地震作用下组合梁斜拉桥刚度配置及合理体系的选择,以贵州某高墩特大斜拉桥为研究背景,基于有限元软件建立三维有限元模型,采用非线性时程分析法研究纵向+竖向和横向+竖向地震作用下不同塔墩高度、不同塔梁刚度和不同塔梁约束方式对斜拉桥地震响应的影响规律。研究表明:当塔墩高度为原体系时的塔顶位移和跨中挠度最小,而塔底弯矩较为合理;3种体系下塔顶位移和跨中挠度相差不大,但体系2(半漂浮)下的塔底弯矩最小,故该桥适合采用半漂浮体系;当塔梁刚度在0.7 EI至1.1EI(EI为原体系塔梁刚度)范围内变化时,塔顶位移变化不大,但跨中挠度随塔梁刚度增加而轻微减小,而塔底弯矩随塔梁刚度增加而轻微增加。

齐鲁黄河大桥约束体系及抗震计算

济南齐鲁黄河特大桥主桥为下承式系杆拱桥,长1170 m,其中桥跨组合为95 m+280 m+420 m+280 m+95 m,主桥跨度420 m的网状吊杆系杆拱桥,建成后将成为同类桥型跨径世界第一。桥宽60.7 m,采用一级公路标准,双向八车道,主桥范围为公轨合建的桥梁形式,中间预留城市轨道交通空间,兼顾城市主干路功能。介绍其抗震约束体系及抗震计算。

不同支座形式对临猗黄河大桥地震响应影响研究

以临猗黄河大桥主桥(112+14×128)m+(14×128+120)m高墩长联组合梁桥为背景,研究不同支座形式对高墩长联组合梁桥地震响应的影响。建立该桥有限元模型,考虑支座在强地震动作用下发生的滑动特性,采用非线性动力时程分析方法对摩擦摆支座和球型支座约束条件下桥梁的地震响应进行分析及损伤评价,从而提出合理的支座约束形式。结果表明:高墩长联桥梁中矮墩支座地震响应对地震动强度增长较为敏感,在桥梁抗震设计中应关注矮墩支座的地震响应;纵向支座位移响应大于横向支座位移响应,纵向墩底弯矩响应小于横向墩底弯矩响应;2种支座约束下的桥梁地震响应均满足两水准两阶段的抗震设防要求,只考虑支座位移响应峰值而不考虑支座自复位等属性时,球型支座更能有效降低高墩长联组合梁桥地震响应。

地震作用下多塔斜拉桥横向约束体系研究

为优化多塔斜拉桥的横向约束体系,以黄茅海大桥为背景,提出了墩梁间设置摩擦摆支座、塔梁间设置新型减震耗能抗风支座的横向约束体系,采用非线性时程分析法,分析该横向约束体系对桥梁横向抗震性能的影响。结果表明:墩梁间设置摩擦摆支座可以明显减小桥墩和桩基础的地震响应,与墩梁间设置横向抗风支座相比,桥墩内力减小30%以上,桩顶横向弯矩降低20%以上,桩基础上拔力由8602 kN减小为273 kN;在墩梁间设置摩擦摆支座的基础上,塔梁间设置新型减震耗能抗风支座可减小地震作用下桥塔和主梁的动力响应,对横向地震起到有效的缓冲作用,且新型减震耗能抗风支座行程越大,桥塔和主梁内力降低幅度越大,与塔梁间设置横向固定约束相比,当支座行程为±10 cm时,桥塔塔底横向弯矩减小了11.7%以上,主梁内力减小了18.6%以上;采用摩擦摆支座和新型减震耗能抗风支座相结合的横向约束体系可以提高多塔斜拉桥横向抗震性能。

高速铁路钢混连续梁桥弹性约束体系抗震性能研究

以一座高速铁路大跨度钢混连续梁桥为工程背景,介绍了弹性约束体系及设计参数取值方法,从动力特性、桥墩剪力、墩顶位移等方面对比分析了弹性约束体系、连续约束体系的地震响应,探究弹性约束体系纵向抗震性能。结果表明:与连续约束体系相比,弹性约束体系显著延长了桥梁结构自振周期,且多个主墩协同受力;弹性约束体系有效减小了桥墩纵向剪力和墩顶水平位移,设计、罕遇地震工况下桥墩纵向剪力减震率分别为61.26%、40.56%;罕遇地震工况下,弹性约束多功能支座位移达到弹性位移设计值,纵向水平力由纵向限位装置、弹性约束装置共同承担。弹性约束体系具有良好的纵向减震性能,设计地震、罕遇地震工况下桥墩纵向剪力平均减震率分别为60%、43%。

西安交大8号楼复杂结构设计

西安交大8号楼为博物馆类建筑,处于地震高烈度区,采用钢筋混凝土框架结构+局部防屈曲约束支撑结构体系。通过对整体结构小震弹性及大震弹塑性的计算分析,表明该结构体系一方面能够满足建筑及审图等方面的限制条件,另一方面具有良好的抗震性能及有效的耗能机制。此外,本文还对结构中的楼板连接薄弱部位及大悬挑部位进行了受力性能分析,并按照计算结果采取相应的加强措施,保证了结构的安全。

双层三柱式门架墩高架桥抗震性能及合理约束体系研究

为研讨双层三柱式门架墩高架桥的抗震性能和合理约束体系,以一座典型的三柱式门架墩高架桥为依托工程,采用SAP2000建立了有限元动力分析模型,通过动力时程分析对比了两种约束体系的抗震性能,并以墩高为参数分析了关键截面内力和支座位移与墩高的关系。研究结果表明,双层高架桥的下层地震响应显著高于上层,且桥墩和桩基内力随墩高的增加而增大,而支座位移随墩高的增加呈减小趋势;板式橡胶支座和减隔震支座两种约束体系下的地震响应相近,而板式橡胶支座体系综合考虑受力和造价更优;采用板式橡胶支座体系的结构在纵、横向地震动下基本保持弹性状态,且支座未发生滑动,满足抗震性能要求。

地震作用下采用UHPC铺装钢箱梁斜拉桥阻尼器参数优化

为探究采用UHPC铺装的大跨径钢箱梁斜拉桥的结构自重增加对桥梁地震响应的影响,并为其选用合理的约束体系,优化减隔震装置参数。以Ⅷ度区的榕江特大桥为研究对象,采用CSI Bridge有限元分析软件构建了全桥有限元分析模型,开展不同约束体系下桥梁结构地震响应的对比分析,并对纵向设置黏滞阻尼器的最优约束体系进行参数优化;建立地震作用下结构关键截面处地震响应与阻尼器参数间的非线性关系,基于敏感性分析确定阻尼器参数的合理取值。研究结果表明:采用UHPC铺装的大跨径钢箱梁斜拉桥,在地震作用下其塔、墩关键截面处的弯矩、剪力、位移响应值均较采用沥青混合料铺装时的响应值有一定的提高;通过在塔梁间设置阻尼器,可以有效减小由于钢-UHPC组合桥面结构重量增加对桥梁抗震性能带来的不利影响;分析阻尼器参数变化对地震作用下桥梁结构内力响应和位移响应的影响,可看出阻尼系数对其影响占主导地位,速度指数相对较弱。对比各阻尼器参数工况下桥梁结构的地震响应值,最终选定该桥梁结构的黏滞阻尼器参数分别为阻尼系数C=3 000、速度指数α=0.3。该研究可为高烈度地震区相似桥梁结构的约束体系选取及阻尼器参数优化提供参考。

建筑机电工程中抗震支吊架应用及验算

建筑机电抗震需要抵抗地震惯性力及地震位移差的破坏作用,机电工程经抗震设防后,达到"小震不坏、中震可修、大震不倒"的三水准抗震设防要求。抗震支吊架在抵抗地震惯性力方面,安全可靠,技术先进。抗震支吊架通过基座或连接件将设备承受的地震作用全部传递到建筑结构上,与建筑结构体牢固连接,以地震作用力为主要荷载。通过等效侧力法计算地震荷载,对抗震支吊架建立力学模型,受力分析,核算水平荷载,验证是否满足工程所需,可使建筑机电工程在遭遇到设防烈度的地震影响后能迅速恢复运转,进而能尽快恢复建筑物使用功能。