邢燕[1]2000年在《钢筋混凝土高架桥地震反应分析及抗震设计方法研究》文中认为在1995年1月1日本阪神地震发生后,城市道路高架桥的破坏十分严重,引起了地震工程界的高度重视,并对桥梁在地震作用下的弹塑性反应进行了深入研究。日本道路公团在1996年对桥梁,特别是钢筋混凝土桥梁的设计规范进行了较大幅度的修改,开始逐步在设计中对构件的弹塑性反应加以考虑。自规范修改后,以其为基准而设计的桥梁尚不多见,设计方法也还不成熟,因此本文对钢筋混凝土高架桥在地震作用下的弹塑性反应进行了分析与讨论,以求对桥梁的抗震性能有更为深入的认识,对现行抗震设计方法加以验证与改进。 本文在参考已有的组合弹簧模型的基础上,提出了一种新的模型——(4+2)组合弹簧模型,用以模拟桥梁在地震作用下产生的塑性铰。该模型把钢筋混凝土构件中的钢筋与混凝土分别用弹簧来模拟,以此再现构件在反复荷载作用下的刚度递减特性,并考虑了钢筋的鲍氏效应、弯曲屈服和混凝土受压变形以及轴力的变动对塑性铰的影响。本文中对于钢筋弹簧采用了武田模型加以模拟,而对混凝土弹簧采用了较为简单的只承受压力的双线性模型。 本文编制了非线性静力及动力分析程序,应用所提出的模型对钢筋混凝土柱进行了地震反应试算,通过与实验及商用软件比较,验证了程序的可应用性及结果的精确性。然后应用本文程序对钢筋混凝土实际桥梁进行了地震反应分析,并通过调整桥梁桥墩的配筋率、截面面积、截面形式及桥墩支座等设计参数,对桥梁的抗震设计方法提出了意见与建议,具有较高的应用价值。
罗晓峰[2]2015年在《独柱式城市高架桥抗震分析与设计方法研究》文中研究表明对独柱式城市高架桥进行高效准确的抗震分析及抗震设计,是目前国内外工程抗震领域亟待解决的问题之一。本文结合浙江省交通运输厅科技计划项目“独柱桥墩合理构造型式及实用设计方法的研究(2010H32)”以及浙江省建设厅科研推广项目“基于性能的独柱式城市高架桥桥墩抗震理论分析及试验研究(20142129)”,以独柱式城市高架桥为背景,对独柱墩构件及桥梁系统的抗震分析、设计以及评估方法进行了相关的数值计算和理论分析。主要研究内容及成果如下:(1)对不同施工工艺的独柱墩进行了基于塑性铰模型的抗震性能分析;针对不同的抗震性态评价指标,得出每一个评价指标所对应的最适合的塑性铰模型,为桥梁抗震工作者提供理论指导。(2)提出了改进的基于统计线性化的非线性随机振动虚拟激励法,通过算例进行验证,发现此方法突破了随机振动计算效率低的瓶颈,并且比常规的反应谱法更精确,比动力时程法更高效;以独柱式城市高架桥为研究算例,对其进行相关参数的影响分析,结果表明采用本文所提算法进行计算时,随着独柱墩墩高、桥梁跨度与跨数、视波速以及相干效应的变化,对应的墩顶、墩底的内力及位移会有不同规律的变化,此结论可为独柱式城市高架桥的抗震分析提供准确的理论依据。(3)基于性能的抗震设计理念,确定了城市高架桥的抗震设防水准、性能水准以及对应的性能目标;结合模糊逻辑控制法、神经网络法、自适应遗传算法的优点,提出了一种可以考虑非线性的基于性能的独柱桥墩的抗震设计方法;选取不同截面型式的独柱墩进行验算,发现由此算法所确定的最优设计方案不仅可以满足抗震等级要求及结构性能要求,还可以最大限度地减少工程造价;对设计结果进行Pushover分析,发现其能力曲线与试验滞回环的包络曲线骨架基本一致,说明所提算法的实用性及精确性;将此算法应用于独柱式城市高架桥独柱墩的抗震设计中,可方便、准确、高效的确定其最优设计方案。(4)以可靠度理论为基础,结合能量抗震分析方法,提出了基于滞回能的独柱式城市高架桥抗震设计方法;通过算例研究可以发现:采用此方法确定的独柱式城市高架桥的动力可靠度与地震动平稳持时和地震动谱强度因子有关,随着平稳持时和谱强度因子的增加,桥梁结构的动力可靠度会逐渐减小。(5)以基于性能和的可靠度的抗震设计理论为基础,对不同抗震设防水准下的独柱式城市高架桥进行抗震性能理论分析;采用非线性随机有限元法和概率Pushover法对研究算例进行桥墩及桥梁整体的可靠性研究;结果发现:桥梁整体的失效概率大于单个构件的失效概率;桥梁整体失效概率随着PGA和震级的增加而增加;桥梁在横向更易损坏,因此具有较大的地震风险;非线性随机有限元法与概率Pushover法的计算结果基本一致,但前者的计算值偏小,偏于保守。(6)以全概率理论为基础,基于性能的地震工程框架,引入IDA法,对桥梁结构进行概率地震需求分析,求得易损性曲线,结合地震危险性分析,对通过拉丁超立方体抽样法选取的8个独柱式城市高架桥样本进行数值模拟与计算,最终从概率的角度对研究算例进行抗震性能评估;结果发现:在纵向和横向地震输入下,八个桥梁样本均满足多重抗震设防水准,无论在哪一级的性能水准下均能正常服役,有较高的安全储备,为桥梁工作者提供了一种简单可靠的抗震性能评估方法。
于哲[3]2010年在《城市高架桥梁基础约束刚度识别及桥墩抗震性能评估研究》文中进行了进一步梳理长期以来,在桥墩基础的结构动力设计和特性分析中,主要采用土力学近似方法,这些近似方法所采用的土力学统计参数会随时间和各地区的地质条件不同而改变,分布复杂且检测困难。为了对既有桥梁进行施工质量和桥墩基础结构的抗震性能评估,就必须了解桥墩基础结构的技术状态及变化,因此,识别它的基础刚度就显得极为重要。本论文结合具体工程,针对桥墩基础约束刚度识别及抗震反应分析的现状研究-推导桥墩自振基频公式-提出基础约束刚度识别方法-桥墩抗震性能评估这条主线进行了以下工作,以其在日后相关桥墩基础约束刚度识别、施工质量以及在抗震性能评估等方面提供帮助:(1)以Rayleigh能量法和Southwell频率合成法为基础,推导出了城市高架桥桥墩基础结构自振基频公式,并建立有限元模型进行结果对比。(2)根据城市高架桥桥墩结构自振基频公式,并以此为基础建立了识别桥墩基础约束刚度的配重法。(3)建立了以识别出来的基础约束刚度作为边界条件的“识别模型”,并与另外的三种抗震模型进行对比,结果表明,该模型具有较高精度,能满足工程需要。(4)结合park&ang双参数地震损伤模型,导出了基于损伤指标和位移限制下的钢筋混凝土桥墩抗震耗能安全系数公式,并结合具体实例,探讨了桥墩抗震耗能安全系数与基础约束刚度之间的关系。
焦驰宇[4]2005年在《城市曲线高架桥的计算模型与动力反应分析》文中认为城市立交枢纽和高架桥体系是城市交通的生命线工程,其中曲线形桥梁因受地形、路线限制小,节约建设资金,线条平顺,与周围环境适宜而应用广泛。随着国内外对生命线工程防灾减灾问题的关注,曲线形高架桥梁的抗震问题正逐步受到重视,然而由于地震反应的纵横向耦合性和结构动力特性的复杂性,曲线梁桥相关的理论研究很少,亟待深入探讨。 本文分析了曲线桥梁动力特性及地震反应研究的现状,参阅相关文献讨论了曲线桥梁的抗震设防水准和一般抗震设计方法,提出了目前曲线桥梁抗震分析的热点问题,给出了解决思路和研究方法。 建立了曲线箱梁桥动力分析的有限元模型。对上部结构曲线梁、下部结构桥墩、连接构件、非线性连接构件的力学模型进行了比较研究。为采用大型有限元程序进行曲线桥动力分析时,力学模型的简化和合理模型参数的选取提出了建议。 通过一座典型曲线箱梁桥及其衍生结构动力特性的计算和探讨,对曲线高架桥受跨径、曲率半径、曲率方向、支承形式、弹性支承刚度、宽跨比而对动力特性产生的影响进行了分析比较,得出了一些对抗震概念设计、振型分解法及细节设计有用的结论。在此过程中,研制了参数化的曲线箱梁桥ANSYS命令流程序。 针对典型工程实例,进行了弹性地震时程反应分析,研究了不同方向输入地震动对曲线桥梁结构反应的影响:分析了桩—土—结构共同工作、铅芯橡胶支座、后续结构等因素对曲线桥地震反应的影响。进行了弹塑性时程反应分析,分析了材料非线性、以及考虑碰撞时曲线桥梁地震反应的差异。 最后,进行了地震反应谱分析,通过分析不同曲率半径的曲线桥的振型质量、振型贡献率,提出了曲线高架桥抗震分析中需考虑的振型数和方向,并对如何考虑这些振型的组合进行了探讨,希望能对曲线箱梁桥乃至整个城市立交及高架体系的抗震设计方法提供有益的参考。
王常峰[5]2009年在《桥梁结构非线性地震反应研究(支座摩擦·限位装置·基础非线性)》文中研究表明桥梁非线性地震反应研究对于提高桥梁结构抗震分析、设计水平具有重要的意义。强震作用下,桥梁结构可能发生不同部位的破坏,相应地非线性地震反应分析方法和模型也不同。受各种非线性的影响,精确分析桥梁结构的地震响应是非常复杂的,一般利用合理的简化分析模型进行分析。本文在继承和发展国内外研究成果的基础上,针对强震下桥梁结构中存在的非线性问题、非线性地震反应分析方法、非线性有限单元及非线性有限元模型进行了研究,并对各种非线性特性对桥梁整体抗震性能的影响进行了参数分析,主要研究内容如下:(1)总结了桥梁结构的非线性计算模型、材料的常用本构关系、非线性动力方程及其求解方法,介绍了弹塑性梁单元的三种不同模型及考虑塑性铰长度的弹塑性梁单元的单元柔度矩阵,介绍了钢筋混凝土桥墩常用的弯矩-曲率滞回模型。编写了截面弯矩-曲率关系的全过程分析程序,并介绍了弯矩-曲率关系曲线的线性化方法。(2)建立了可以考虑支座水平摩擦和竖向地震动作用的接触摩擦单元,并利用接触摩擦单元建立了连续梁全桥模型。分别针对普通固定支座桥梁和滑动隔震支座桥梁,分析了滑动支座摩擦力及竖向地震动对桥梁结构地震反应的影响。并对支座的摩擦系数、初始刚度对不同桥梁结构的地震反应影响进行了参数分析。根据分析结果,给出了需要考虑活动支座摩擦力和竖向地震动影响的建议。(3)提出了可以综合考虑活动支座摩擦非线性和限位装置接触及材料非线性的有限单元的刚度及滞回曲线。建立了可以综合考虑支座非线性、限位装置接触及材料非线性、墩身弹塑性的桥梁结构有限元模型。对限位装置的初始刚度及初始间隙对桥梁结构地震反应的影响进行了研究,并对活动支座摩擦力、限位装置、桥墩弹塑性各种非线性之间的相互影响进行了综合分析,探讨了可以降低固定墩地震反应的有效措施。(4)改进了无拉力非线性Winkler地基弹簧的有限元模型,给出了其滞回规律,主要改进点为该无拉力土弹簧可以同时考虑桩双侧土的接触及材料非线性,可以模拟地震中往复振动下桩和土之间产生的裂缝。在总结目前桩基础桥梁的抗震计算模型的基础上,提出了改进的桩基础桥梁的非线性抗震分析计算模型,主要改进点是基础部分综合考虑了桩侧土的水平接触及材料非线性作用、土与桩基础间的竖向非线性摩擦作用、桩尖土的非线性压入和提离作用,并可以考虑墩与桩的弹塑性。对该非线性分析模型进行了循环荷载下的静力推倒分析,并通过与静力推倒试验结果的对比验证了此模型的合理性。(5)以实际工程为背景,建立了桩基础桥墩分布弹簧非线性分析的有限元模型,探讨了该模型时程反应分析的可行性。根据时程分析结果,分析了地基非线性对桥墩和桩弹塑性地震反应的影响。时程分析结果表明,承台底水平剪力-水平位移、承台底弯矩-转角曲线呈纺锤状。利用实例验证了利用Clough集中支撑弹簧模型来模拟桩-土相互作用对桥梁上部结构地震反应影响的可行性,并建议了利用静力推倒分析骨架曲线进行简化分析模型参数取值的计算方法。(6)对于在地震中薄弱环节不明显、各构件均有可能出现破坏的混合破坏型桥梁,提出了考虑桩-土-结构相互作用的桥梁结构整体非线性分析有限元模型,该模型综合考虑了支座、桥墩、桩基础、地基的非线性。通过工程实例,探讨了整体非线性模型时程分析的可行性。根据分析结果初步探讨了桥梁各部分构件之间的非线性地震反应的相互影响,、分析了不同非线性模型的墩底弯矩及曲率、承台底转角及水平位移、梁体位移等结构地震反应。
赵志刚[6]2007年在《地震动输入方向对非规则高架桥动力性能的影响》文中认为现代化城市的高度发展必须依赖于现代化交通的畅通与发展,而城市高速干道的高架桥与相应的立交桥枢纽工程是城市现代化交通网络的重要组成部分。作为城市生命线工程之一的桥梁工程,如果在地震中遭到严重破坏,将造成震后救灾工作的巨大困难,使次生灾害加重。特别是对现代化的城市,将影响其生产的运转,导致巨大的经济损失。近年来,城市桥梁常采用箱形截面钢筋混凝土曲线结构,此类桥梁具有复杂的几何形状,属于非线性结构体系。国内外震害表明,非规则高架桥在地震中的破坏相当严重,近20年来的所有地震几乎都造成非规则高架桥的严重毁坏。鉴于以上情况,城市非规则高架桥的动力性能和抗震设计越来越受到工程界人士的高度关注。但是,目前对于非规则高架桥梁的抗震理论和相关技术还不成熟:尤其是城市高架桥在地震作用下的力学模型和分析方法,以及地震动的输入方向对城市非规则高架桥的地震反应的影响仍亟待深入研究。为此,本文在以下方面进行了一些分析和研究:参阅相关文献,研究国内外城市高架桥的结构形式、组成特点和应用情况;对城市高架桥抗震设计理论的发展和研究现状进行了探讨,建立了非规则高架桥结构抗震体系的理论框架。通过分析非规则高架桥的梁、支座、墩(台)、基础的连接与传载方式,以及刚度、强度和质量的分布特点,建立了非规则高架桥结构的计算简图。应用当今工程分析中应用最广泛的方法——有限单元法,建立了箱形截面曲线高架桥的有限元分析模型。计算了结构的周期、频率和振型,进行了动力特性分析。地震的作用使非规则高架桥处于高度空间耦合工作状态,地震动的方向对于此类桥梁的抗震性能具有重要的影响。选用强震仪记录的典型地震波,研究水平地震动单向输入(横桥向、纵桥向)和双向输入模式及实现方法;应用动力时程分析方法研究了地震作用方向对非规则高架桥结构抗震体系地震反应的影响。通过以上的分析比较,得到了相应的规律和结论,提出了非规则高架桥抗震设计方法和建议。论文的成果可为城市非规则高架桥的设计和发展提供参考。
《中国公路学报》编辑部[7]2014年在《中国桥梁工程学术研究综述·2014》文中进行了进一步梳理为了促进中国桥梁工程学科的发展,系统梳理了各国桥梁工程领域(包括高性能材料、桥梁作用及分析、桥梁设计理论、钢桥及组合结构桥梁、桥梁防灾减灾、桥梁基础工程、桥梁监测、评估及加固等)的学术研究现状、热点前沿、存在问题、具体对策及发展前景。首先在总结了中国桥梁工程建设成就的同时对未来桥梁工程的发展趋势进行了展望;然后分别对上述桥梁工程领域各方面的内容进行了细化和疏理:高性能材料方面重点分析了超高性能混凝土(UHPC)和CFRP材料,桥梁作用方面分析了车辆荷载和温度,钢桥及组合结构桥梁方面分析了钢桥抗疲劳设计与维护技术和钢-混凝土组合桥梁,桥梁防灾减灾方面分析了抗震、抗风、抗火、抗爆和船撞及多场、多灾害耦合;最后对无缝桥、桥面铺装、斜拉桥施工过程力学特性及施工控制、计算机技术对桥梁工程的冲击进行了剖析,以期对桥梁工程学科的学术研究提供新的视角和基础资料。
魏双科[8]2006年在《曲线梁桥的固有振动特性及地震反应分析》文中研究表明立交桥为生命线工程的重要组成部分,在发生地震时,若立交桥发生严重破坏,不仅会在经济上造成巨大的损失,而且还会因交通中断,影响抗震救灾工作的顺利进行,导致严重的社会后果。本文以小曲率半径的曲线梁桥为对象,研究了曲线梁的平面外固有振动特性分析方法,提出双脊骨空间模型分析曲线梁桥的地震反应行为。具体研究内容如下:(1)根据曲线梁平面外固有振动时的变形几何关系、力和位移关系,运用达朗贝尔原理,推导了曲线铁木辛柯梁平面外固有振动平衡方程,并退化得到了曲线欧拉梁平面外固有振动平衡方程。然后,将改进的数值微分法推广应用于求解曲线梁的固有振动问题,给出了在两端简支和两端固定边界条件下应用该方法的过程。运用改进的数值微分法分别计算了圆形和方形截面在不同宽跨比、不同圆心角下的频率参数,并与前人的精确解进行比较。最后,分别根据铁木辛柯梁理论和欧拉梁理论计算了曲线梁在两端简支和两端固定边界下,不同宽跨比下的自振频率。(2)提出了一种双脊骨空间有限元模型,模拟和分析立交桥曲线箱梁的固有振动特性和动力反应。分别用分段空间直梁模型、壳元模型和实体元模型分析同一曲线箱梁的振动特性,并将计算结果与双脊骨模型的计算结果进行比较,以验证双脊骨模型的可靠性。研究了在相同曲率下不同跨度的曲线箱梁的固有振动特性,以及曲线梁的扭转振型对曲线梁动力反应的贡献。分析了双脊骨模型的脊骨间距、横向连接间距等参数对模型计算结果的影响。(3)推导了平动地震动作用下曲线梁桥的运动方程,说明结构分别在横向或竖向地震动作用下,都会发生绕横截面法线的扭转。以南京火车站站前广场高架桥工程为工程背景,基于时程分析方法,分别运用双脊骨模型与壳元模型分析了结构的自振频率及位移与内力时程反应,比较两种模型的计算结果,验证双脊骨模型的可靠性。然后,运用双脊骨模型研究了曲线梁桥在四种地震动工况下的地震反应特性。(4)探讨了反应谱法在曲线梁桥地震反应分析中应用时的特殊问题。计算了曲线梁桥的振型质量和振型贡献率,探讨了曲线梁桥抗震分析中需要考虑及重视哪些振型。同时,就如何考虑最不利地震输入方向及反应量的空间组合问题进行探讨,提出建议。
孙军举[9]2008年在《曲线高架桥在非一致地震作用下的随机反应分析》文中指出地震是严重危害人类的一大自然灾害。在现代交通系统中,特别是在城市交通体系中,大跨度曲线高架桥梁越来越多的被采用。由于大跨度曲线桥梁地震响应的复杂和独特性,进一步研究曲线高架桥的地震反应特性具有十分重要的意义。在进行抗震分析过程中,其中很关键的一项工作是确定地震动的输入。在现行的抗震规范中,一般都是采用一致地震动输入。目前桥梁跨越的空间尺寸越来越大,若仍采用传统的计算方法就有点粗糙。桥梁结构在多点输入作用下,其力学机理与一致地震输入存在较大差别。所以深入研究多点输入下曲线高架桥结构的地震反应很有必要。为此,本文做了以下几个方面的分析研究:1.通过曲线梁桥的计算理论及基本微分方程,分析曲线梁桥的特点,从而合理建立曲线高架桥结构的计算简图。建立了三个箱形截面曲线高架桥的有限元分析模型,这三种模型分别考虑到了实际工程经常用到的结构形式。2.介绍了随机振动的基本理论和分析方法,详细分析了地面加速度功率谱函数的几种常用的模型及特点,并合理确定了模型中的谱参数,结合ANSYS分析软件介绍了桥梁非一致随机振动的基本理论和分析过程,并建立了行波作用和空间相干作用的计算模型。3.对曲线高架桥的三种分析模型进行动力特性分析,进而分别作了地震波单向输入时的一致和非一致地震作用下的随机响应分析,分别考虑了行波作用和空间相干作用,并分析不同视波速下的行波作用和不同空间相干程度对曲线桥结构响应量的影响程度。分析表明,曲线桥在考虑行波作用和空间相干作用后对结构的影响是比较大的,其影响作用不具有严格的规律性,对结构的作用有增大影响也有减弱影响,实际工程中,应该对应实际结构,在合理确定桥址处的地震动特性和参数后,结合分析软件合理建立计算模型,分析得到结构的真实的响应表现来指导工程实践,本文的分析和结论可以作为工程设计的对比参考依据。文中最后指出了进一步需要研究的问题。
杨宽厚[10]2012年在《城市桥梁抗震性能评估及加固方法研究》文中提出目前,我国的公路桥梁抗震设计规范已经实行了三代。随着设计方法的发展和更新,按以前方法设计的或者根本没进行抗震设计的桥梁,均存在不同程度的抗震安全隐患。对这些桥梁进行抗震性能评估,并有针对性的采取加固措施消除抗震安全隐患,是一个亟待解决的课题。因此,本文做了以下几部分工作:(1)总结抗震理论的发展,对我国1977年、1989年、2008年实施的三代公路桥梁抗震设计规范的发展模式进行探讨。从设防理念、设计方法、综合影响系数、延性设计、减隔震设计、抗震措施等方面,对比研究2008年与1989年实施的公路桥梁抗震设计规范。归纳了现行公路桥梁抗震设计规范在抗震设计理念和方法上的主要进步,说明了以前桥梁抗震设计规范的缺陷和不足。(2)从适用条件、技术手段、分析内容和结果详细程度等方面,研究国内外四类桥梁抗震性能评估方法:基于现场检查的应急抗震性能评估方法;基于已有信息系统的快速抗震性能评估方法;基于确定性计算的抗震性能评估方法;基于概率理论的抗震性能评估方法。通过分类梳理,提出了适合于桥梁震前详细的抗震性能评估的抗震性能评估方法。(3)通过对北京市的177座城市桥梁进行统计调查,归纳了北京市城市桥梁的特征规律;研究基于现行公路桥梁抗震设计规范的能力需求比抗震性能评估方法,建立了适合于现役的城市桥梁的能力需求比法抗震性能评估流程;对9座典型城市桥梁,运用能力需求比法进行抗震性能评估,归纳了典型城市桥梁的抗震能力缺陷现状。(4)在研究国内外城市桥梁的抗震加固技术和抗震加固策略的基础上,提出了适合于现役的城市桥梁的抗震加固策略的具体方法;针对现役的城市桥梁的抗震能力缺陷现状,提出了上部结构加固方法、下部结构加固方法、减隔震加固方法和综合加固方法等桥梁抗震加固思路。
参考文献:
[1]. 钢筋混凝土高架桥地震反应分析及抗震设计方法研究[D]. 邢燕. 大连理工大学. 2000
[2]. 独柱式城市高架桥抗震分析与设计方法研究[D]. 罗晓峰. 浙江大学. 2015
[3]. 城市高架桥梁基础约束刚度识别及桥墩抗震性能评估研究[D]. 于哲. 中南大学. 2010
[4]. 城市曲线高架桥的计算模型与动力反应分析[D]. 焦驰宇. 西安建筑科技大学. 2005
[5]. 桥梁结构非线性地震反应研究(支座摩擦·限位装置·基础非线性)[D]. 王常峰. 兰州交通大学. 2009
[6]. 地震动输入方向对非规则高架桥动力性能的影响[D]. 赵志刚. 西安建筑科技大学. 2007
[7]. 中国桥梁工程学术研究综述·2014[J]. 《中国公路学报》编辑部. 中国公路学报. 2014
[8]. 曲线梁桥的固有振动特性及地震反应分析[D]. 魏双科. 南京工业大学. 2006
[9]. 曲线高架桥在非一致地震作用下的随机反应分析[D]. 孙军举. 西安建筑科技大学. 2008
[10]. 城市桥梁抗震性能评估及加固方法研究[D]. 杨宽厚. 北京建筑工程学院. 2012
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