桥梁地震反应分析

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斜交桥梁地震响应特点探讨

斜交桥梁地震响应特点探讨

斜交桥梁地震响应特点探讨我国山区公路建设,由于其地形、地貌条件,呈现出弯多、坡陡、斜交、墩高等特点,这些桥梁大多数采用跨径20~50米不等的简支梁桥或者2~7跨一联的连续梁桥[1]。

当桥梁位于弯道上时,其地震响应,特别是在高烈度地震作用下的响应,有着其自身的特点,其空间作用特别突出,如果简单地对桥墩按规范里面的反应谱法進行平面计算,而不考虑空间作用,这样计算有很多问题考虑不到,其计算结果与空间地震响应有着很大的区别[2,3]。

山区桥梁大多数处于弯道上,而且很多位于高烈度地震区,对这种桥梁进行地震响应分析和研究,在此基础上提出抗震措施,是非常必要的。

1.地震中梁桥的损伤形式[3-11]地震作用下,上部结构的损坏形式可归纳为三种:自身损伤、位移损伤和碰撞损伤。

由于上部结构刚度大,结构整体性好,所以自身损伤发生的概率极小。

大多数损伤是由位移和碰撞导致。

曲线桥在地震作用下,由于受力的不均衡,桥面系有扭转的趋势,从而导致其弯扭耦合作用,造成桥梁上部结构与支座发生部分脱空,引起落梁或者上部结构的破坏[12]。

其中伸缩缝是上部结构的薄弱点,它虽然能满足预计地震下产生的位移,但是相邻梁体、梁体与桥台间位移变化从而引起碰撞,一系列因素的相互作用最终可能导致落梁。

支座的破坏形式主要表现为:支座位移、锚固螺栓拔出、剪断、活动支座脱落、支座本身构造上的破坏[7]。

支座的震害是地震中较为普遍的现象[3-7]。

结构间的支承连接通常是结构稳定的基础,由于支承连接的破坏引起桥梁坍塌的例子不在少数。

支座损害是由于桥梁结构非同向运动,使得上、下部结构的支承连接件产生了不能承受的相对位移而失效,出现这种情况的原因是支座在设计时没有充分考虑抗震的要求,支座形式选择不当和支挡措施不足引起的。

下部结构失效是指桥墩、桥台和基础的失效,它的损坏使桥梁失去承受竖向承载力的能力,所以下部结构的失效往往是桥梁倒塌的直接原因。

2.结构的有限元模拟本文中,对桥梁进行有限元建模时,根据不同的构件属性选择不同的单元类型进行模拟:上部结构梁体和下部结构桥墩采用梁单元模拟,伸缩缝采用连接单元中的间隙元模拟,图1为间隙元示意图。

高速铁路隔震桥梁弹塑性地震反应分析

高速铁路隔震桥梁弹塑性地震反应分析






2 0 1 3 年第 9 期( 总第 1 8 3 期)
高 速铁 路 隔震桥 梁弹 塑性地 震 反应 分 析
杨岳斌
( 浙江方圆检测集团股份有限公司 , 杭州 3 1 0 0 1 3 )
【 摘
要】 以我国在建 的某高速铁路 客运 专线 上采用摩擦摆式支座 的 3 2 m简支 梁桥为对象 , 根据结构 的特
地震 作为 自然灾 害 , 严重危害到人 们 生命 及 国家 财产安 全。历次地震灾 害表明 , 地震将 导致 大量桥 梁 倒塌 , 给抢 险救 灾带 来严重 的影 响 。 随着客 运专 线 建设的全面推进 , 中国高速铁路桥 梁建 设取得 了实
影响 , 本文计 算分 析 以全桥 为对 象 。根 据设 计意 图 , 在地震作用下箱梁 和桥墩保 持弹性状态 , 故桥墩 和主 梁均采用线性梁单 元模 拟。桥墩下 端采用 固定 约束 ,
3 地 震 动选 择
本文在进行非线 性地震 反应 分 析时 , 地 震荷载 沿
桥 的纵 向分别施加在每个 桥墩的底部节点上 。图 6给
出了输入地震动 的加速度 时程 图 , 其 加速度 反应谱 曲
线与设计 目标反应 谱 的对 比如 图 7所示 , 从 图 7可 以 看 出, 计算采用 的地震 动与设计 目标反应谱基本吻合。
宝 :
曲线如 图 5所示 。图 中, , 。 表示支座 屈服力 , 、 分 别为支座 的一 次和二次 刚度 。
墩 号n
图8 墩 顶 纵 向位 移计 算 结 果
同结构的墩 底最 大剪 力计 算 结果 。图 中竖 坐标 为 采 用 减隔震 支座 的结 构墩 底最 大剪 力 与采 用非 减 隔震

某隔震桥梁非线性地震反应分析

某隔震桥梁非线性地震反应分析

( ) ( ) 中 可知 , 于 限位 器 增 加 了橡 胶 支 座 的 a 、b 图 由
摩 擦耗 能 作用 , 况 1比工 况 3具 有 较大 的位 移 , 工 这 种 差 别 随着地 震 强度 的增 大 而 增 大 。从 ( ) 中可 c 图 以看 出 , 当地震 强 度较 小 时 , 况 1 工 况 2的地 震 工 、 反 应 相差 不大 。 随着 地 震 强 度 增 大 , 况 2的位 移 工
支 座 的非 线 性 性 能 及 作 用 , 桥 梁 结 构 非 线 性 弹 塑 性 动 力 反 应 进 行 了研 究 ; 用 结 构 分 析 软 件 Z U 对 采 E S—N , 合 算 例 分 析 得 出 L结
了隔 震 桥 梁 震 害及 上部 结 构 扭转 的 原 因 , 为隔 震 桥 梁 的设 计 提 供 参 考 依 据 。 [ 键 词 ] 隔 震 桥 梁 ; 线 性 分 析 ; 震 ; 震 技 术 关 非 地 隔 [ 图分类号] T 425 中 U 4 . 5 [ 献标识码 ] A 文
桥 梁 作 为 重 要 的 生命 线 工 程 在 地 震 中 一 旦 破 坏 , 致交 通 中断 , 误 救 援 时 间 , 导 延 由此 造 成 的 问接 损 失难 以估 量 。近 年来 , 随着 隔震 技术 的广 泛应 用 ,
上 部结 构脱 落 的原 因 , 隔震 桥 梁 的设 计 提 供参 考 为
输 入地震 动峰值() g
() a
输入地震动 峰值() g () b 源自输 入地震动 峰值() g
(1 c
图 1 各 种 工 况 A 点 的 最 大 位 移 3
Fi 1 M ax m um s a e e de A o a i usc e g. 3 i dipl c m ntofno f r v r o as s

多维地震作用下隔震桥梁地震反应(Ⅱ)——理论分析与试验结果比较

多维地震作用下隔震桥梁地震反应(Ⅱ)——理论分析与试验结果比较

关于 铅芯 橡胶 支座 隔 震桥 梁 地 震 反应 研 究 已做 了 很 多 工作 。G o aa n l l 虑 下 部 结 构 屈 服 , h brh a d Al _考 一
座三 跨 隔震桥 和非 隔震 桥 的地 震 反 应 。A e等 使 用 b 19 9 5年 K b oe地震 的地 震 时程 记 录 , 研究 了隔震 桥 梁在 地 震作 用 下 的性能 。P g ii ann 等 使 用 等价 线性 化 方法 对 铅 芯橡 胶支 座和滞 后 耗 能器 组 成 隔 震 系统 的三 跨 连
东 生等 在输 入多 条具 有相 同反应 谱 和 时域 内强 度包
线形 状 相似 的 地 震 波 的 条 件 下 , 铅 芯 隔震 支 座 桥 梁 对
进行 了非线 性 时 程 分 析 , 得 了铅 芯 隔震 桥 梁 地 震 反 获 应 的离 散性 很 大 、 最 大 响应 对 地 震 动 输 入 时程 十 分 其 敏感 的认识 。王 丽等 也利 用 非线 性 水 平 和转 动 弹 簧 分别 来模 拟减 、 隔震支 座 和桥 墩 延性 的非 线 性行 为 , 分 析 了铅 芯橡 胶 支 座 隔 震 桥 梁 的 减 震 性 能 , 讨 论 了铅 并 芯橡 胶支 座在 桥 墩 线 性 范 围 内时 的 减 震 效 果 , 步研 初 究 了屈 服强度 和 屈服 比对 隔震效 果 的影 响 。
验 研究 了一个 中 问柔 性 墩 的两 跨 连 续 桥 梁 的 反应 , 分 析 了桥 墩柔 性 对 隔 震 桥 梁 反 应 的影 响 , 而 没 有 考 虑 然
地震 反应 方 程及 求 解 方 法 ; 通 过 隔 震 连 续 梁 桥 结 构 并 模型 振动 台试 验证 实所 建 立 双 向多 自由度 计 算模 型 的 合理性 和在多 维地 震作 用 下 考虑 铅 芯橡 胶 支 座 两水 平

桥梁地震危险性分析的原理和方法

桥梁地震危险性分析的原理和方法
并且 目前我 国的地震预防技术 传统的桥梁抗震方法都是通过强度抗震设计的方式,仅仅只把地 发展时间不长 , 并不能完全有效的对地震进行预测 ,而当地震发生之 震所产生的应力作为静荷载力来对桥梁 自身的架构进行分析 ,同时把 后, 如果震源附近的桥梁 由于受到地震的危害而垮塌 , 那么必然会对救 桥梁结构自身构件 的强度和刚度能够达到相应的极限值来作为这一结 援工作造成极大的影响, 因此 , 桥梁在地震下所受到的危害必须要进行 构失去效能的准则 。该方式就现目前诸多桥梁在进行设计过程中所主 全面详细的分析 , 并采取针对 陛的措施 , 来避免桥梁受到较大的危害。 要考虑的桥梁震中防御方式。 3 . 2基于廷陛的设计方法 1桥梁地震中分析原理 把桥梁 自身结构在地震 中所呈现出的弹性破坏特性作为切入点 , 地震是一种地球上较为频繁地质能量释放现象 ,平均每年在地球 生的抗震设 上都会发生超过 5 0 0 多万次的地震现象 ,这其 中绝大部分都是人们无 部分研究学者针对这一现象提出了基于桥梁地震中破坏廷 『 法轻易就能够察觉的微小地震 ,M i ' ]  ̄ l g 够较为清晰感受到的地震大约 计 。 这一方式主要是利用桥梁在地震中所受到的地震系数, 通过对系数 有 5万次左右 , 而能够对建筑结构带来较大危害的地震 , 每年大概只有 的反应谱进行修正 ,并在分析的数据中加入桥梁弹性以及地震速度等 方面的数值, 通过这一方式来反映出桥梁在地震中所必须的实际需求。 1 0 几次, 一些地震等级超过 7 级的地震现象则较少。 1 . 1震 级 例如国外所颁布的 A A S H T O桥梁设计规范制度 中,明确针对桥梁基 震级是指地震能量大小的等级 , 目 前通常采用里氏震级 , 它是按外 础、 支座、 桥墩等方面的构件, 必须要利用不同的震中 修正系数R来对 桥梁弹l 生 进行抵消 ,通过这种方式所得 出的桥梁抗震力在实际应用 中 国地震学家提出的公式计算的: M= l o g A ……( 1 ) 式中, A为用标 准地震仪( Wo o d — A n d e r s o n 扭摆式地震仪 , 摆的自 能够体现出较为良好的效果。 振周期 0 . 8 s , 阻尼 系数 0 . 8 , 放大倍率 : 2 8 0 0 ) 在震 中距 l O O k m处记 录到 3 . 3基于性能的抗震谢 十 的最大水平位移振幅( u m) 。当实际采用 的是非标准地震仪式测点震 中 由于桥梁 性能 的抗震设计其本质都是对桥梁进行一体化的设计 , 距并非 1 0 0 k m时, 需对观测数据进行修正后才能用( 1 ) 式来确定地震震 这其中的主要 目的就是为了让桥梁在遭受到不同水平 的地震反应之 其桥梁所反映出的性能能够完全符合桥梁预先设计的性能 目标。 之 级。 当发生地震时, 震源释放的能量( E ) 与震级( M) 之间近似地遵从女 1 I 下 下, 所以基于桥梁的性能来对桥梁抗震陛能进行设计,其主要 目的就是为 对数关 系 : l o g E = 1 . 5 M + l 1 . 8 … …( 2 ) 其中 E的单位为 l O  ̄ T J . 由( 1 ) 、 ( 2 ) 可见 , 震级相差 1 级地面振幅约 了让桥梁部分结构在地震破坏之下,所造成的经济损失以及人员伤亡 增加 1 0倍 , 而地震能量约相差 3 2 倍。式( 2 ) 还表明, 一次强烈地震所释 等都能够较好的控制在一定的范围之内,并且保证桥梁在遭受地震破 还能够保持功能长时间范围内正常使用。 放出的总能量是十分巨大的。 例如一次 7 级地震相当于近 3 0 个两万吨 坏之后 , 基于桥梁 自身性能来进行桥梁震 中破坏预防的一个特 I 生,就是让 原子弹的能量 。 桥梁在宏观角度定性的 E标能够逐渐的向量化 的多重载体进行过渡 , 1 . 2 对桥梁造成破坏的种类 把桥梁震中破坏预防设计由人身基本安全转变成为桥梁能否在不同的 按照震级的大小, 可将地震分为以下四类 : ( 1 ) / J 、 j 曩: 通 常指震 级 为 4 级 以下 的地震 地震等级下充分满足不同破坏预防性能的需要 , 以此来利用多层级、 多 目标的桥梁震中破坏预防性能能够最大限度的保障人民自身的财产安 ( 2 ) 中强震 : 指 震级 为 5 - 6 级 全 陛, 使得桥梁 自身的结构性能能够满足相关规定的指标 。 桥梁基于抗 ( 3 ) 强震: 一般 指 7级 以上 的地 震 ( 4 ) 特大地震: 8 级以上的地震 震设计内容的主要项 目包括 以下EA " Y y 面:科学合理的对桥梁在地震 地震震级与其影响程度的初步概念是 :小于 2级的地震人们总觉 中的危险性进行定义和确定 ;保证桥梁在不同等级的证破坏之下的受 不到, 称为微震 ; 2 — 4 级称为有感地震 ; 5 级以上的地震开始引起不同程 损状态 、 性能 、 指标能够完全符合预先设计 的数值 ; 桥梁在进行设计 的 过程中, 必须要充分的考虑到承载力 、 位移 、 能量等多个方面的设计方 度的破坏, 称强震 ; 7级以上的地震称为大震, 会造成严重的破坏。 2 地震对 桥梁 的危 害分 析 式。 4 结论 桥梁在发生地震之后所主要遭受的破坏是来 自于地表的应力对桥 墩的破坏,以及桥梁 自身受到的振动破坏 ,这其中主要是受到地表滑 综上所述 ,人们对于桥梁在地震灾害特 f 生 之下所产生的破坏特 陛 坡、 砂石液化、 岸坡滑移 、 应力破坏等。当地表出现地裂之后 , 会导致桥 越来越熟悉的情况下 ,已经能够利用桥梁在震 中的具体反应来进行深 促使桥梁能够在修建的过程 中抵抗住地震所带来的破坏 。 桥 梁的 跨度出现缩短以及拉伸的现象,严重情况下桥墩会直接坍塌、 下 入的研究, 沉。 在一些较为陡峭区域以及土河岸等位置 , 地震所引发的山 体滚石、 梁的抗震 十 方式也在从廷I 生、强度等方面的设计转变成为了基于桥 滑坡等现象会直接破坏桥梁。 在一些浅层 以及疏松的沙土位置, 地震灾 粱 陛能进行设计的历程,而随着人们对于桥梁震中反应的计算越来越

连续刚构桥地震反应分析研究

连续刚构桥地震反应分析研究

基金项 目: 广西 自然科学基金资助项 目( 桂科 自0 2 0 5 ; 7 8 4 )广西工学院基金资助项 目( 院科 自 0 4 2 8 资助 800 )
作者简介 : 咸远 。 究方向 : 唐 研 公路 与 桥 梁 工 程 。— i:h l8 @16cr. E malT y 18 2 . n o
时应着重于结构的刚度 、质量和边界条件 的模拟 ,主要根据 《 公路桥梁抗震设计 细则}JG T 2 0 — ( / B0 - 1 T
20 ) 0 8 的规定 , 采用 M D SCv 软件进行分析计算. IA / i l i 在建 立某 大桥 的模 型 时 , 桥 按 直 线 桥 进 行考 虑 , 梁 与各 桥 墩 均 采 用 了梁 单 元 : 梁 与 桥墩 之 间 的 主 主 主
2 有 限元模 型 的建 立 及 自振 特 征 分 析
2 大桥动力学有限元模型 的建立 . 1
结构分析 动力问题 必须建 立并求解 动力方程 . 建 立 动力 方 程 的方 法 很 多 ,本 文 只运 用 了动 力 问题 图
1 主 桥 立 面 图/ i n
收 稿 日期 :00 0 — 5 2 1— 9 0
连 接 采 用 刚性 连 接 ; 墩 与承 台相 连 处 采 用 固结 ; 有 考 虑 桩一 的 相 互 作 用 . 标 采 用 全局 坐标 系 ( 手 桥 没 土 坐 右 法 则 、 Z轴 垂 直 坐标 系 )整 座 主 桥 共 划 分单 元 29个 , 点 2 8个 . 立 的有 限元 计 算 模 型 如 图 2所 y、 , 1 节 2 建
了越来 越 大 的 比重 …. 我 国近 年 来 处 于地 震 相 对 活跃 时 期 , 强 连 续 刚 构桥 桥梁 的抗 震 性 能 研究 、 而 加 防止 桥

大跨度桥梁地震反应分析时阻尼的取值

大跨度桥梁地震反应分析时阻尼的取值
第 3 6卷 第 2期
2 0 10年 1月
山 西 建 筑
S A H XI ARCHI TECTURE
Vo _ 6 No 2 I3 .
Jn 2 1 a. 00
・39 ・ 3
文 章 编 号 :0 96 2 {0 0 0 —3 90 10 .8 5 2 1 }20 3 .2
055 .3 6 0 5 15 .0
则有:
= }或 =
厶 W ”
/, -
() 2
瑞 利 阻 尼 矩 阵假 定 阻 尼 矩 阵 为 刚 度 矩 阵 和 质 量 矩 阵 的 线 性
第 1阶振型为全桥纵 向侧移 , 表明高墩 的纵向水平抗 推刚度
高墩连续刚构桥梁属于较柔性的结构。第 1 阶振型在前 1 0阶 组合。为了考虑 由结 构非 均质 性和 各部分 耗能 机理 不 同而引起 较小 , 振型中的贡献率约为 8 .%, 04 其次是第 3 振型, 贡献率约为 73 .%。 的阻尼非 均质性 , l g Co h提 出 了非 比例 阻 尼 理 论 , 理 论 认 为 总 u 该
C=a 或 C= M () 1
其 中, , 均为 比例常数 。 a

6 7 8
9 1 0
12 04 .o 12 3 .4 4 14 54 0
18 70 6 19 4l .9
0 8 3l .3 084 0 2 07 1 .l 6
阻 尼 矩 阵 可 由分 块 的 瑞 利 阻 尼 矩 阵 叠 加 而 成 。
4 阻 尼在 A S S中的实现 NY
地震反应分 析中要考虑阻尼 的影 响 , 必须要确定 桥梁结构的
( 3)
采用瑞利阻尼假设 :
C=a + M

大跨度连续梁桥地震反应谱一致激励分析

大跨度连续梁桥地震反应谱一致激励分析
1 反应谱法
反应谱法是当今结构抗震设计中使用比较广泛的分 析方法。反应谱法从地震动出发,然后对结构体系的最 大地震响应进行求解,同时将地面运动与结构体系的动 力特性考虑进来,相对静力法进步了很多。反应谱法是
在具有不同的固有频率的结构单个质点体系在某个特定 的阻尼比的情况下输入不同的地面运动之后得到其相应 的速度、位移以及加速度的最大的包络曲线。
2 工程概况
本文以六库怒江桥为工程背景,此桥为大跨度预应 力混凝土连续箱梁。采用 3 跨变截面箱形梁,分跨为 85m+154m+85m,箱梁为单箱单室截面,箱宽 5.0m,两侧 各挑出伸臂 2.5m。支点处梁高 8.5m,合跨度的 1/18;跨中 梁高 2.8m,合跨度的 1/55;全桥仅在#0 块内设置 2 道横隔 板。采用三向预应力配筋,纵向采用大吨位钢绞线群锚 体系,仅于顶底板内配筋而无下弯索和弯起索,既简化了 施工,又不为布索而增厚腹板;竖向预应力筋采用四级 32 高强度精轧螺纹钢筋,兼作悬浇挂蓝的后锚钢筋。图 1
WANG Wenye
(Liaoning Railway Vocational and Technical College,Jinzhou Liaoning 121000)
Abstract: In recent years, earthquakes have caused serious threats to the lives and property of our people. Bridge structure is an important structure of road traffic system, and is a hub project of transportation system. The damage of bridge structure will not only lead to greater economic loss, but also affect reconstruction after disaster and recovery of production. Based on the research background of the six Treasury Nu River bridge, the finite element model of three span concrete continuous beam bridge was established by using the finite element software MIDAS/CIVIL, and the response spectrum was unanimously stimulated. It was concluded that multidimensional seismic input should be considered when analyzing the response spectrum of long-span continuous girder bridges. Keywords: finite element model;the response spectrum in motivation;long span bridge;lti-dimensional seismic input
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