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RC桥墩弯剪破坏判别准则与抗震分析的改进模型
摘要：为进一步发展考虑非线性剪切效应的钢筋混凝土(RC)桥墩弯剪数值分析模型,分别基于修正的压力场理论(MCFT)和纤维梁柱单元模型计算了76个RC桥墩至极限荷载阶段时的剪切和弯曲变形,并根据两者之间的比值关系提出了桥墩弯曲-弯剪-剪切破坏模式的判别准则。根据桥墩破坏模式的不同,建立了桥墩弯剪数值分析的改进模型,以合理考虑桥墩弯曲与剪切变形间的耦合关系,并将模拟得到的桥墩滞回曲线与试验结果进行了对比。结果表明:桥墩剪切与弯曲变形的比值0.2和1.5可分别作为弯曲-弯剪-剪切破坏模式的判别标准,改进模型模拟得到的剪切及弯剪破坏RC桥墩滞回曲线与试验结果吻合良好。
考虑非线性剪切效应的RC桥墩抗震分析模型
摘要：剪跨比较小或配箍不足的钢筋混凝土桥墩易发生剪切破坏,而现有的纤维单元模型忽略了剪切变形,不能合理评估弯剪或剪切破坏桥墩的抗震能力。为有效模拟剪切作用影响下钢筋混凝土桥墩的抗震性能,以36个剪切及弯剪破坏圆形截面钢筋混凝土桥墩抗震拟静力试验结果为依据,建立了墩柱剪切破坏时墩底转角的计算公式。利用Open Sees分析平台,建立了基于非线性纤维梁柱单元和零长度剪切弹簧单元的数值分析模型,以此来考虑弯曲和剪切效应的耦合作用。以数值模型中墩底转角来监测试件剪切破坏的发生,剪切破坏发生前模型以纤维梁柱单元模拟的弯曲变形为主;此后,桥墩地震反应以剪切弹簧单元控制,以模拟试件由于剪切破坏导致的强度和刚度退化等行为。通过对12个剪切及弯剪破坏圆形截面桥墩抗震拟静力试验的模拟结果表明,模拟的滞回曲线与试验结果吻合较好,并且能很好地模拟钢筋混凝土结构由于剪切作用引起的刚度与强度的退化现象,验证了模型的合理性。
中美日桥梁减隔震设计规范的比较研究
摘要：为推动国内桥梁减隔震技术发展和促进相关规范完善,对中国、日本、美国等减隔震设计规范的发展历程、抗震设防目标、抗震设计和分析方法、构造措施及细节等进行对比分析,介绍了减隔震装置(支座)的性能要求和特性试验和原型试验技术要点。认为宜进一步在设计规范中细化设计方法、分析方法及构造措施要求等,重视减隔震装置性能检测及原型试验,增强抗震设计规范和技术标准之间的协调性。
采用板式橡胶和铅芯橡胶支座的山区桥梁地震损伤评价
摘要：针对山区桥梁的结构特点,构造了7组代表性的示例桥梁作为研究对象,通过基于纤维单元的桥梁模型进行非线性时程动力分析,考察了采用板式橡胶支座(RB)和铅芯橡胶支座(LRB)的山区桥梁在强震作用下的地震损伤情况。研究结果表明,虽然铅芯橡胶支座桥梁在桥墩侧移角、曲率延性系数、混凝土最大压应变和钢筋最大拉应变等地震反应方面与板式橡胶支座桥相比略有增加或相近,但铅芯隔震橡胶支座桥梁可以有效地控制墩梁的相对残留位移,有利于震后修复和维持应急交通功能。
海底地震动的等延性强度折减系数谱
摘要：为了解海底与陆地地震动弹塑性地震反应谱的差别,本文选取日本K-NET强震台网近年收集的部分海底及陆地强震记录,总计6个海底台站与相邻8个陆地台站在6次地震中的67组(双向水平)强震记录,以统计分析的方法研究了海底台站及其相邻的陆地台站强震记录的等延性强度折减系数谱的特性。进一步选取美国"海底地震动观测系统项目(SEMS)"的7个台站在8次地震中的9组(双向水平)海底强震记录与K-NET海底强震记录的等延性强度折减系数谱进行了对比,以探求震中距、水深等对海底地震动等延性系数强度折减系数谱的影响。总体上看,海底与陆地地震动的等延性强度折减系数谱相差不大,震中距对海底地震动等延性强度折减系数谱有一定影响,特别在周期T<1.5 s时,震中距越大其谱值越小,而水深对其影响不大。
隔震斜交连续梁桥地震反应及环境温度影响研究
摘要：针对斜交桥震害特点及低温环境改变隔震支座力学特性现象,以用铅芯橡胶隔震支座的斜交连续梁桥为例,采用Hertz-damp模型考虑梁体与桥台的碰撞作用。基于OpenSees地震分析平台建立动力分析模型,分析桥墩位移、墩底反力、碰撞力、梁体旋转度与斜交桥斜度关系及梁端碰撞力分布规律。在对比不同隔震支座温度特性修正方法差异基础上,讨论隔震斜交桥梁地震反应与环境温度及斜度关系。结果表明,梁体双向水平与平面内转动耦合使梁体与桥台在其钝角处先发生碰撞,而碰撞作用会加剧梁体转动;低温引起的支座特性改变将会放大桥墩地震反应,若不计其影响,在0℃、-10℃、-30℃条件下,与常温(23℃)相比墩底剪力及弯矩会被低估10%、20%、40%。
山区连续梁桥隔震设计研究中的隔震度因素探讨
摘要：针对山区桥梁的结构特点构造了7组代表性的连续梁桥作为研究对象,通过在桥墩上设置铅芯橡胶支座(LRB)进行隔震设计,采用结构抗震分析软件UC-win/FRAME(3D)建立了隔震桥梁和对应非隔震桥梁的动力分析模型,探讨了隔震度与桥墩刚度比(R1)、桥墩组合刚度比(R2)、支座总刚度和桥墩总刚度比(R3)及支座变形的关系。结果表明:在山区桥梁隔震设计中建议采用支座屈服后刚度对应的隔震度;隔震度与支座总刚度和桥墩总刚度的比值R3更为相关;为了提高隔震效果,建议隔震度控制在2.0左右。
基于变形能力的钢筋混凝土桥墩约束箍筋用量评价
摘要：针对地震作用下钢筋混凝土桥墩的变形能力要求,研究桥墩潜在塑性铰区约束箍筋的用量问题。借助美国PEER柱抗震性能试验数据库,整理了35根弯剪破坏墩柱的拟静力试验数据,通过统计分析评价我国桥梁抗震设计原《公路工程抗震设计规范》(JTJ 004-89)和现行《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01-2008)中最低约束箍筋用量对保证桥墩变形能力的可靠性,并与美国、欧洲主要桥梁抗震设计规范进行对比,之后建立了具有85%保证率的弯剪破坏桥墩极限位移角计算公式。研究结果表明:以2%桥墩极限位移角为评价目标,现行《公路桥梁抗震设计细则》满足桥墩变形能力要求;而以3%桥墩极限位移角为评价目标,该规范配箍要求略偏于不安全,在高地震危险区桥墩抗震设计时应予以注意。
采用预应力筋进行RC桥墩地震损伤控制的试验研究
摘要：为评价采用预应力筋进行钢筋混凝土桥墩地震损伤控制的有效性,设计6个竖向配置无粘结预应力筋和1个无预应力筋的钢筋混凝土桥墩试件,并分别进行了固定轴力下的拟静力加载试验。详细对比各试件的抗震性能并重点关注试件混凝土开裂和残余位移等地震损伤情况。结果表明,在桥墩试件中配置竖向预应力筋可有效减少其裂缝宽度和残余位移,提高试件的承载力和抗弯刚度,但在一定程度上降低了试件的耗能能力;确保预应力筋不拉断或松弛是桥墩地震损伤控制设计的关键;增加预应力筋初始应力,可减少桥墩的裂缝宽度,减少试件的延性和耗能能力,但对试件的残余位移和刚度退化影响不明显;改变预应力筋的位置对桥墩裂缝宽度、残余位移、延性及耗能能力、刚度退化等均未产生明显影响。
无黏结预应力RC桥墩抗震性能的数值分析
摘要：配置竖向无黏结预应力筋,利用其弹性恢复力减小钢筋混凝土桥墩在大震下的残余位移和裂缝宽度,是实现桥墩地震损伤控制的有效手段。本文在完成的拟静力试验基础上,基于OpenSees分析平台建立了无黏结预应力钢筋混凝土桥墩抗震数值分析模型,采用非线性纤维梁柱单元模拟桥墩的弯曲变形,采用修正的压力场理论计算试件剪切变形并通过剪切弹簧模拟,通过零长度转动弹簧模拟纵筋拔出变形,三者共同考虑试件在地震下的弯-剪-轴力耦合作用。将模拟得到的试件滞回曲线、残余位移、预应力筋应力等与试验结果进行了对比,同时将模拟得到的墩顶弯曲变形、纵筋拔出变形和剪切变形进行了分离。结果表明:模拟得到的试件滞回曲线、残余位移、预应力筋应力等与试验结果吻合良好,该模型可对竖向配置无黏结预应力筋钢筋混凝土桥墩的抗震性能进行准确的模拟分析。纵筋拔出变形可占墩顶总变形的30%~50%,在数值模型中不可忽略。
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