摘要：将形状记忆合金(SMA)应用于耗能装置,可限制耗能装置在强震作用下的残余变形,提升装置自复位能力和结构抗震韧性。采用软钢和SMA材料,设计研发一种由内环和外环核心元件组装而成的新型自复位耗能装置。通过建立自复位耗能装置的精细化有限元分析模型和简化分析模型,分析该新型装置在不同内环和外环核心元件参数下的承载能力、耗能能力、自复位能力等滞回性能变化规律,并通过已有试验结果验证精细化有限元分析模型的有效性,进而通过该模型验证简化分析模型的准确性。设计研发的新型装置内环和外环元件可近似为独立工作,自复位耗能机制明确。当内环和外环元件均采用软钢材料时,装置的耗能能力较强,但残余位移极大;当内环元件采用SMA材料、外环元件采用软钢材料时,装置的耗能能力下降较为明显,但残余位移变化不大;当内环元件采用软钢材料、外环元件采用SMA材料时,装置耗能能力下降明显,但残余位移极小。对于内环元件采用软钢材料、外环元件采用SMA材料的装置,内环和外环元件的厚度增大均可显著提升装置的抗侧刚度、承载能力和耗能能力,残余位移会随着内环元件厚度减小或外环厚度增大而减小。在抗震设计时,可根据结构抗震需求,选取元件设计厚度。

摘要：针对应用延性抗震理念设计的双层桥梁结构震后塑性损伤严重、功能恢复困难的现状,本文基于摇摆理念提出一种屈服消能摇摆双层框架墩结构体系,以控制结构地震损伤和提升结构震后功能可恢复能力。应用拉格朗日方程和动量矩定理建立了该类摇摆结构的刚体动力反应分析模型,并考虑了桥墩复位碰撞造成的能量损失和防屈曲阻尼器的失效。本文以常规双层桥梁结构尺寸的摇摆桥梁为研究对象,采用远场地震动、无脉冲近场地震动和脉冲近场地震动对屈服消能摇摆双层框架墩结构进行了地震反应分析和阻尼器参数分析。分析结果表明:分析屈服消能摇摆双层框架墩结构地震反应时需考虑阻尼器失效的情况,以防止低估结构地震反应的情况发生;阻尼器刚度的增加可提升结构体系减隔震效果,而阻尼器失效伸长量过小不利于结构减隔震。

摘要：针对钢筋混凝土(RC)矩形空心桥墩基于性能抗震设计所需要的性能量化参数和抗震性能问题,该文对高宽比、轴压比、纵向和横向配筋率不同的12个约束良好的RC矩形空心桥墩,开展了恒定轴力作用下的水平循环荷载试验研究,并把试验观测到的桥墩主要损伤状态与工程设计参数联系起来,以满足基于性能抗震设计所需要的量化指标。在此基础上,基于Open Sees软件平台,采用纤维模型对试件体桥墩的滞回性能进行数值模拟,模拟结果与试验数据吻合良好。结果表明:使用累积概率曲线,可以较好地把混凝土开裂和剥落等主要损伤状态与混凝土压应变和纵向钢筋拉应变等工程极限状态联系起来,为基于性能的桥梁抗震设计提供量化指标。试件体桥墩的延性系数在3.71~8.29,等效粘滞阻尼比在0.19~0.31,延性系数和耗能指标均满足结构抗震设计要求。该横向配筋构型的RC矩形空心桥墩,可以作为当前我国公路桥梁抗震设计细则(JTG/T B02-01-2008)矩形空心截面横向配筋构型的一种补充。

摘要：摇摆构造可将地震损伤控制在摇摆界面内,以避免主体结构损伤破坏,且具有较好自复位能力。为研究一种双柱式摇摆桥墩结构体系的地震反应,基于拉格朗日方程和动量矩守恒定理给出计算该双柱式摇摆桥墩结构体系动力反应的刚体动力分析模型,并进行了实例分析、参数分析和倒塌分析。研究结果表明:采用工程实际尺寸的双柱式摇摆桥墩结构体系可满足我国桥梁抗震设计规范的E2地震抗震设计需求;桥墩宽高比和尺寸的增大可减小结构体系的地震反应;给出在Ricker小波作用下的倒塌加速度谱和两种倒塌模式,以及倒塌模式过渡现象需要在抗震设计中得到重视的建议,并提出一种墩底扩大截面的抗倒塌措施。

摘要：斜交桥动力特性复杂、震害多样,准确评估斜交桥地震反应意义重大,尤其在基于性能桥梁抗震设计中,需要对斜交桥三维精细化模型进行非线性地震反应分析。以单跨斜交桥为研究对象,建立考虑桥台非线性特性和双向碰撞作用的桥梁三维精细化有限元模型,开展水平双向近场地震动作用下结构的非线性地震反应分析,研究不同桥台横向约束模型对斜交桥地震反应的影响以及不同斜交角度斜交桥地震反应规律。结果表明:桥台横向约束条件对斜交桥地震反应有较大影响,在抗震性能分析中需对桥台和碰撞作用进行合理考虑;桥台双向碰撞作用对上部结构平面转动的影响显著,且易导致桥台钝角处的回填土失效和锐角处的挡块损伤;斜交桥的碰撞力明显高于直桥,纵向位移和平面转角随斜交角度的增大而增大。

摘要：为了探究非减隔震钢筋混凝土梁桥的典型震损模式,建立了相应的抗震损伤失效临界判别标准。针对服役桥梁结构局部缺损影响下其震损演变规律和震损模式不明确的问题,基于支座与桥墩串联结构力学理论计算模型,从抗震易损构件着手,设计并制作了4组典型普通橡胶支座和钢筋混凝土桥墩局部串联结构模型构件,并对此开展了水平单向拟静力试验研究,主要考虑了界面接触条件、支座抗剪刚度的影响。对不同参数影响下试验模型的损伤破坏特征、水平力-位移滞回曲线、耗能等抗震性能指标进行了对比分析。结果表明:支座抗剪刚度和串联结构界面接触条件可影响或改变局部串联结构的抗震损伤失效模式。其中,采用和未采用四氟滑板支座的串联结构典型损伤失效模式分别对应支座水平滑动位移较大、支座剪切变形大和下部墩柱损伤模式;支座与相邻结构的界面摩擦连接较弱或界面摩擦滑移,该类串联体系的水平位移-水平力滞回曲线较饱满,且显著降低下部墩柱的侧向位移,而支座和上部刚体侧移较大,实际工程中易发生碰撞和落梁震损模式,与延性抗震设计理念内涵存在差异。

摘要：为给考虑桥台非线性行为的桥梁整体抗震设计提供参考,针对非线性土-桥台-桥梁结构相互作用,采用土的双曲线应力-应变关系,给出了桥台纵桥向非线性力-位移行为;并基于全尺寸桥台试验数据,提出了一种桥台非线性力-位移关系的双曲线简化适用计算公式;将此简化公式应用于有限元模型中,分析了桥梁上部结构-桥台背墙-回填土相互作用对桥梁结构地震反应的影响。结果表明:给出的预测模型和简化公式可准确评估桥台纵桥向非线性力-位移能力,且便于应用到桥梁抗震设计中;桥台非线性力-位移滞回性能对桥梁结构地震反应影响显著,在桥梁抗震设计中应合理考虑。

摘要：大震不倒,且震后无需修复或者稍加修复就能恢复正常使用功能理念的震后可恢复功能桥梁结构是桥梁地震工程研究的热点之一。同时具有控制损伤和自复位能力的摇摆结构,是实现结构可恢复功能的一种有效途径。对摇摆桥梁结构的研究历程与进展进行了较为系统的梳理和总结。首先介绍了摇摆结构的起源及其在桥梁工程的应用,然后针对摇摆桥梁结构的研发和试验研究、拟静力行为分析方法、动力行为分析模型、抗震设计方法等方面分别进行了探讨。现有研究表明:摇摆桥梁的合理构造和抗震性能得到了各国学者的试验验证,分析理论和设计方法得到不断的发展,但仍然存在一些需要解决的问题。摇摆构造需面向工程需求,研发构造简单、传力机制可靠、耐久性好的摇摆桥梁结构;动力分析理论上,现有模型没有考虑受压区高度影响,需要发展三维动力分析模型和动能折减系数确定方法,使地震作用下摇摆桥梁地震响应和真实情况相一致;缺乏考虑边界条件约束的摇摆桥梁全桥体系动力响应分析;抗震设计上,主要存在性能指标确定等问题,即在明确摇摆结构性能特征基础上,如何平衡抗震性能与经济性能。

摘要：在桥梁抗震设计中,剪力键既要限制上部结构横向位移过大以防止发生落梁,又要避免传递过大的横向地震力造成桩基础的损伤,因此通常被设计成牺牲型单元。该文基于一种新型可复位桥梁外剪力键,并结合我国桥梁工程实际,对约束良好的4个新型可复位桥梁外剪力键试件进行单向水平荷载试验,阐明了该新型可复位外剪力键的破坏形态、失效模式和受力机制,分析竖向配筋率对该类新型外剪力键力学特性的影响,建立新型剪力键的承载能力计算公式,且计算结果与试验数据吻合较好。研究结果表明:该类新型剪力键能够有效地减小桥墩盖梁或桥台台帽损伤,且具有位移能力强、易修易换等优点,尤其适用于基于性能的桥梁抗震设计。

摘要：针对常规延性设计的现浇双层桥梁在地震损伤控制方面的不足,该文提出一种摇摆双层桥梁结构。采用拉格朗日方程和动量矩定理建立了可计算该类摇摆桥梁结构动力反应的刚体分析模型,分析了结构的地震反应,探讨了桥墩宽高比和桥墩尺寸参数等模型参数对其地震反应的影响,并采用脉冲近场地震动数学模型Ricker小波对结构的抗倒塌能力进行了定性和定量的分析。研究结果表明:在横桥向地震作用下,采用工程实际尺寸的摇摆双层桥梁结构在E2地震水准下未发生倒塌且上层结构未见塑性损伤;与远场地震相比,脉冲近场地震更易使结构发生倒塌;给出了结构在Ricker小波作用下的倒塌加速度谱和倒塌模式,结构抗倒塌能力随着桥墩宽高比和桥墩尺寸参数的增大而显著提高。