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铁路自复位桥墩地震动最不利输入方向研究

地震工程学报 2024年

作者：祝浩然夏修身钟亚伟戴胜勇兰州交通大学中铁二院工程集团有限责任公司

为探究地震动输入角度对铁路自复位桥墩地震反应的影响,以一座简支梁桥为工程背景,建立空间自复位桥墩地震反应分析模型,并对模型进行验证。选择22组强震记录作为地震动输入,以屈服面函数Ψ作为判别最不利输入角度的方法,从0°开始,顺... 详细信息

为探究地震动输入角度对铁路自复位桥墩地震反应的影响,以一座简支梁桥为工程背景,建立空间自复位桥墩地震反应分析模型,并对模型进行验证。选择22组强震记录作为地震动输入,以屈服面函数Ψ作为判别最不利输入角度的方法,从0°开始,顺时针旋转,每次增加5°,进行铁路自复位桥墩地震反应分析。结果表明:145°输入时,Ψ值最大,145°为桥墩最不利输入角度;在最不利方向下桥墩的地震反应大于顺桥向和横桥向。自复位桥墩设计时若不考虑地震动最不利输入方向,则偏于不安全。

关键词：自复位桥墩三维地震动最不利角度屈服面函数

基于负刚度装置的超长联大跨连续梁桥地震反应控制研究

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地震工程学报 2024年第1期46卷 10-15页

作者：夏修身陆兆文钟亚伟戴胜勇兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 中交第二公路工程局有限公司工程设计研究院陕西西安710119 中铁二院工程集团有限责任公司四川成都610031

为完善超长联大跨连续梁桥的减、隔震技术,将负刚度装置引入到超长联大跨隔震连续梁桥中组成新型减、隔震系统,并与黏滞阻尼器-摩擦摆支座组合减震系统进行比较。基于CSiBridge软件建立全桥有限元模型,负刚度装置采用弹性多段线模拟,摩... 详细信息

为完善超长联大跨连续梁桥的减、隔震技术,将负刚度装置引入到超长联大跨隔震连续梁桥中组成新型减、隔震系统,并与黏滞阻尼器-摩擦摆支座组合减震系统进行比较。基于CSiBridge软件建立全桥有限元模型,负刚度装置采用弹性多段线模拟,摩擦摆支座采用双线性恢复力模型,黏滞阻尼器采用Maxwell模型,输入3条地震波进行非线性时程分析,考查两种新型减、隔震系统下桥梁结构的地震反应,探究负刚度系统及黏滞阻尼器系统对超长联大跨连续梁桥地震反应的控制效果。研究结果表明:负刚度装置与黏滞阻尼器均可以有效地减小超长联大跨隔震连续梁桥的支座位移。负刚度装置对桥墩内力反应及梁体加速度反应的控制优于黏滞阻尼器。负刚度装置在超长联大跨连续梁桥地震反应控制中有较好的应用前景。

关键词：连续梁桥摩擦摆支座负刚度装置黏滞阻尼器地震反应

高配筋铁路重力式桥墩地震破坏模式及抗剪强度公式研究

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铁道科学与工程学报 2024年

作者：杨钟仁夏修身钟亚伟戴胜勇王超杨泽兰州交通大学土木工程学院中铁二院工程集团有限责任公司

为研究剪跨比对高配筋铁路重力式桥墩破坏机理及抗震性能的影响，探讨适用于铁路重力式桥墩的地震破坏模式判别方法和抗剪强度计算公式，以国内某近断层高原铁路桥梁为工程背景，设计制作了5个剪跨比从1.4到3.2的高配筋重力式模型桥墩... 详细信息

为研究剪跨比对高配筋铁路重力式桥墩破坏机理及抗震性能的影响，探讨适用于铁路重力式桥墩的地震破坏模式判别方法和抗剪强度计算公式，以国内某近断层高原铁路桥梁为工程背景，设计制作了5个剪跨比从1.4到3.2的高配筋重力式模型桥墩，通过横桥向拟静力试验探究桥墩的破坏机理及抗震性能，并结合试验结果对既有的桥墩地震破坏模式判别方法及抗剪强度计算公式进行了评估。研究结果表明：剪跨比对高配筋铁路重力式桥墩的破坏模式有显著影响，剪跨比为1.4的桥墩发生剪切破坏，剪跨比为1.7～3.2的桥墩发生弯剪破坏。高配筋铁路重力式桥墩的破坏现象明显区别于传统的低配筋铁路重力式桥墩。滞回曲线“捏拢”效应随剪跨比的减小而加重。剪跨比为1.4～3.2的高配筋铁路重力式桥墩延性较差，其位移延性系数在1.5至2.7之间，明显小于现行铁路规范中的容许位移延性比。张永强方法可以较准确地判别铁路重力式桥墩的地震破坏模式，《公路桥梁抗震设计规范》中塑性铰区内的抗剪强度计算公式可用于铁路弯剪破坏重力式桥墩的抗剪强度计算，《城市桥梁抗震设计规范》修订稿中塑性铰区外的抗剪强度计算公式可用于剪切破坏桥墩的抗剪强度计算。研究结果可为判别铁路重力式桥墩地震破坏模式和计算其抗剪强度提供一定参考。

关键词：铁路桥墩剪跨比拟静力试验破坏模式抗剪强度

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SMA限位对铁路自复位桥墩地震反应的影响

铁道标准设计 2024年第2期68卷 86-92页

作者：罗辉夏修身陈琦璠黎大玮张永强马健行兰州交通大学土木工程学院兰州730070

为研究形状记忆合金(SMA)对铁路自复位桥墩地震反应的影响,在已验证的两弹簧模型上增加SMA限位单元,以某铁路桥墩为工程背景,基于OpenSees平台建立数值分析模型,通过输入3条强震记录,采用非线性时程分析方法进行SMA限位的桥墩影响分析... 详细信息

为研究形状记忆合金(SMA)对铁路自复位桥墩地震反应的影响,在已验证的两弹簧模型上增加SMA限位单元,以某铁路桥墩为工程背景,基于OpenSees平台建立数值分析模型,通过输入3条强震记录,采用非线性时程分析方法进行SMA限位的桥墩影响分析。讨论SMA限位装置关键参数初始间隙、初始预加力变化对墩顶位移和墩底弯矩的影响规律,并与预应力钢筋限位进行比较。研究结果表明:在普通地震动El-Centro与Taft波下,自复位桥墩的墩顶位移随限位装置初始间隙δ减小而减小,墩底弯矩随初始间隙δ减小而增大;随SMA限位装置初始预加力增大,自复位桥墩的墩顶位移减小,墩底弯矩增大。在近断层地震动Northridge下,SMA限位对自复位桥墩地震反应的影响复杂。在3条强震记录下,与预应力筋限位相比,SMA限位会减小墩底弯矩,增大墩顶水平位移。

关键词：铁路自复位桥墩 SMA限位 OpenSees平台地震反应墩顶位移墩底弯矩

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基于基础隔震理念的转体斜拉桥抗震性能研究

地震工程学报 2023年第4期45卷 894-900,932页

作者：王克勤季日臣夏修身兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070

为研究基础隔震体系对转体斜拉桥抗震性能的影响,以新建福厦客运专线太城溪特大桥为工程背景,建立全桥动力模型,进行非线性时程分析。选取7组地震波与5组曲面摩擦摆支座基础隔震方案,对比分析基础隔震转体斜拉桥的抗震性能。结果表明:... 详细信息

为研究基础隔震体系对转体斜拉桥抗震性能的影响,以新建福厦客运专线太城溪特大桥为工程背景,建立全桥动力模型,进行非线性时程分析。选取7组地震波与5组曲面摩擦摆支座基础隔震方案,对比分析基础隔震转体斜拉桥的抗震性能。结果表明:采用基础隔震体系后,转体斜拉桥的自振周期增大,整体刚度与地震响应显著降低;曲面摩擦摆支座对结构变形的影响较小,但会使内力大幅降低,可作为该转体斜拉桥基础隔震体系的隔震支座;采用基础隔震体系后,主墩墩底弯矩减小44.83%~55.82%,剪力减小40.3%~63.09%,塔梁固结处产生最大位移65.53 mm。

关键词：基础隔震转体斜拉桥非线性时程分析曲面摩擦摆支座

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BRB布置原则对可更换构件桥梁高墩地震反应影响分析

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世界桥梁 2022年第4期50卷 81-87页

作者：刘魏夏修身黄耀斌兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070

为研究屈曲约束支撑(BRB)布置对其减震效果以及结构的抗震性能的影响,以一种可更换构件新型桥梁高墩为研究对象,基于BRB和墩柱的抗侧刚度比、层间剪力、层间位移角与BRB内芯截面面积成正比的BRB布置原则,采用OpenSees建立全桥分析模型,... 详细信息

为研究屈曲约束支撑(BRB)布置对其减震效果以及结构的抗震性能的影响,以一种可更换构件新型桥梁高墩为研究对象,基于BRB和墩柱的抗侧刚度比、层间剪力、层间位移角与BRB内芯截面面积成正比的BRB布置原则,采用OpenSees建立全桥分析模型,输入普通地震波和近断层地震波,分析BRB布置原则对层间位移角、墩顶位移、墩身内力的影响。结果表明:可更换构件高墩中1/2墩高以上的BRB较1/2墩高以下的BRB易屈服;可更换构件高墩布置BRB可使层间位移角更加均匀且能减小最大层间位移角,提高结构刚度;在近断层地震动作用下依据层间剪力布置BRB的墩顶位移和墩身内力最小;在普通地震动作用下依据BRB与墩柱抗侧刚度比布置BRB的墩顶位移和墩身内力最小。建议在一般地震动作用下依据BRB与墩柱抗侧刚度比原则布置BRB,在近断层地震动作用下依据层间剪力比原则布置BRB。

关键词：桥梁工程桥墩可更换构件屈曲约束支撑布置原则地震反应抗侧刚度比有限元法

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构件可更换铁路桥墩抗震性能拟静力试验研究

铁道建筑 2023年第7期63卷 68-72页

作者：马健行韩森夏修身兰州交通大学土木工程学院兰州730070 河南省交通规划设计研究院股份有限公司郑州450046

为了快速恢复地震后受灾桥梁的使用功能,提出一种由混凝土柱和钢桁架联结系组合而成的构件可更换格构式桥墩体系。为研究构件可更换桥墩的抗震性能,设计制作1∶12缩尺模型进行拟静力试验,并采用有限元方法对试验过程进行数值模拟。结果... 详细信息

为了快速恢复地震后受灾桥梁的使用功能,提出一种由混凝土柱和钢桁架联结系组合而成的构件可更换格构式桥墩体系。为研究构件可更换桥墩的抗震性能,设计制作1∶12缩尺模型进行拟静力试验,并采用有限元方法对试验过程进行数值模拟。结果表明:可更换构件中斜腹杆发生屈服,是主要耗能构件,弦杆与竖杆不易屈服;墩柱中混凝土出现可修复的细小裂纹,钢筋处于基本弹性状态,模型桥墩具有较好的抗震性能。

关键词：铁路桥梁可更换构件模型试验铁路桥墩抗震性能格构式桥墩

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黏滞阻尼器对铁路自复位桥墩地震反应的影响

铁道建筑 2023年

作者：张恒夏修身张旭东乔鑫祝浩然兰州交通大学土木工程学院

以一座铁路桥墩为工程背景研究黏滞阻尼器对铁路自复位桥墩地震响应的作用。在两弹簧模型的基础上建立了能考虑黏滞阻尼器作用的自复位桥墩地震反应分析模型。基于OpenSees平台建立数值分析模型，输入三条近断层地震记录，采用非线性时... 详细信息

以一座铁路桥墩为工程背景研究黏滞阻尼器对铁路自复位桥墩地震响应的作用。在两弹簧模型的基础上建立了能考虑黏滞阻尼器作用的自复位桥墩地震反应分析模型。基于OpenSees平台建立数值分析模型，输入三条近断层地震记录，采用非线性时程分析方法分析黏滞阻尼器对自复位桥墩地震反应的影响，探讨黏滞阻尼器参数对墩顶最大位移和墩底最大弯矩的影响规律，并与无阻尼器自复位桥墩进行对比分析。结果表明：墩顶最大水平位移随阻尼系数的增大整体呈减小趋势，随速度指数的增大呈增大趋势；墩底最大弯矩随阻尼器参数的变化较为复杂。与无阻尼自复位桥墩相比，设置阻尼器能够明显减小墩顶最大位移和墩底最大弯矩。

关键词：铁路桥梁黏滞阻尼器模型试验自复位桥墩地震反应

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可更换构件铁路高墩抗震性能研究

地震工程学报 2022年第4期44卷 826-834页

作者：高泽亮夏修身黄耀斌史军兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070

针对一种具有可更换构件的新型铁路高墩结构,基于增量动力分析(IDA)曲线,采用易损性分析方法对9度设计、罕遇与极罕遇害地震时的墩柱进行抗震性能评价。建立全桥有限元分析模型,以墩柱最不利截面材料的应变为损伤指标,以地面峰值加速度... 详细信息

针对一种具有可更换构件的新型铁路高墩结构,基于增量动力分析(IDA)曲线,采用易损性分析方法对9度设计、罕遇与极罕遇害地震时的墩柱进行抗震性能评价。建立全桥有限元分析模型,以墩柱最不利截面材料的应变为损伤指标,以地面峰值加速度为地震动强度指标,以357条地震波作为地震动输入,IDA分析得到墩柱关键截面的IDA曲线簇及50%、84%和16%的分位曲线,结合定义的极限状态,探讨墩柱可能产生的塑性铰数量及位置,并通过绘制易损性曲线,对墩柱进行基于概率性的抗震性能评估。研究结果表明:可更换构件在桥墩中首先屈服,从PGA=0.5g时开始屈服、到PGA=1.1g时全部屈服,可更换构件实现分级耗能;墩柱在9度罕遇地震作用下处于基本完好的概率约为99.5%;可更换构件新型高墩结构在9度巨震下超越基本完好状态的概率为36.6%,超越可修复性损伤状态的概率不足1%,其大概率处于可修复性损伤状态。可更换构件高墩抗震性能优越,在近断层地区具有较好的应用前景。

关键词：可更换构件高墩增量动力分析易损性抗震性能