桩柱式桥台土-结构相互作用抗震性能研究

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作者 焦驰宇 吴闰然 +1 位作者 龙佩恒 鲁子明 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期235-242,共8页

为研究桩柱式桥台在地震过程中的结构响应规律。分析了现有研究的不足;以某立交G匝道曲线梁桥的桥台为工程背景,开展了基于实体的地震反应研究,并对地震过程中桥台背墙自底部向上各位置的位移时程曲线进行监测。在此基础上,对桥台高度... 为研究桩柱式桥台在地震过程中的结构响应规律。分析了现有研究的不足;以某立交G匝道曲线梁桥的桥台为工程背景,开展了基于实体的地震反应研究,并对地震过程中桥台背墙自底部向上各位置的位移时程曲线进行监测。在此基础上,对桥台高度、土体剪胀角度、土体与桥台接触条件三个因素对桥台地震响应的影响开展了研究。研究发现:随着桥台高度的增加,台背最大位移的放大系数逐渐变大;在该研究范围内,土体剪胀角对桥台地震位移响应影响不大;当不考虑桥台与土体分离效应时桥台顶部地震响应比考虑桥台与土体分离时的地震响应小,建议在进行桥台抗震设计中应准确模拟土体与桥台的接触界面状态。研究成果可为桥台结构的地震响应研究提供参考依据。 展开更多

关键词 曲线桥 土-桥台相互作用 ABAQUS软件 数值模拟 抗震性能

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考虑土-桥台-上部结构相互作用的曲线桥抗震性能研究 被引量：9

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作者 焦驰宇 鲁子明 +2 位作者 龙佩恒 时晓鹏 侯苏伟 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第8期99-106,140,共9页

对国内外历次地震中桥台震害进行了梳理。介绍了简化桥台模型、弹簧桥台模型、弹性梁单元桥台模型等几种针对城市桥梁桥台的典型数值模拟方法;以某立交G匝道曲线梁桥梁为工程背景,建立考虑土-桥台-上部结构相互作用的不同精细化程度的... 对国内外历次地震中桥台震害进行了梳理。介绍了简化桥台模型、弹簧桥台模型、弹性梁单元桥台模型等几种针对城市桥梁桥台的典型数值模拟方法;以某立交G匝道曲线梁桥梁为工程背景,建立考虑土-桥台-上部结构相互作用的不同精细化程度的数值模型,开展人工地震动条件下的非线性动力时程反应分析,对比分析不同数值模型的计算误差;在此基础上选取合理数值模型,对桥梁曲率半径进行变参数研究,探讨墩底内力、墩梁相对位移以及台梁相对位移的变化规律。研究发现:提高土-桥台-上部结构相互作用的模拟精细化程度可以更准确地反映桥梁边墩的地震响应,特别是弹性梁单元桥台模型可综合考虑桥台的动力响应,值得推荐;考虑土-桥台-上部结构相互作用条件下,曲率半径越小,各桥墩横向内力及位移差异越明显,建议在进行曲线桥梁抗震设计中应予以重视。 展开更多

关键词 土-桥台-上部结构相互作用 曲线桥 抗震性能

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地震下高墩刚构桥桥台-背土相互作用分析方法对比 被引量：13

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作者 徐略勤 乔万芝 +2 位作者 何路平 向中富 刘津成 《土木建筑与环境工程》 CSCD 北大核心 2016年第6期104-111,共8页

针对重力式U型桥台-背土相互作用,结合现行抗震规范,提出了4种分析模型及其力学本构关系和计算式。采用非线性时程法对比研究了某在建高墩双薄壁连续刚构桥的桥台-背土相互作用效应。结果表明:只有弹簧模型可以求得与精细模型基本一致... 针对重力式U型桥台-背土相互作用,结合现行抗震规范,提出了4种分析模型及其力学本构关系和计算式。采用非线性时程法对比研究了某在建高墩双薄壁连续刚构桥的桥台-背土相互作用效应。结果表明:只有弹簧模型可以求得与精细模型基本一致的高阶弹性模态;在纵桥向,滚轴模型和支座模型的结果都比精细模型小,弹簧模型相对精细模型的计算误差最小,关键内力误差不超过20%;在横桥向,支座模型的内力最接近精细模型,而弹簧模型和滚轴模型的结果都偏保守;桥台刚度对关键地震内力的影响幅度低于10%,而桥台有效参与质量的影响幅度也低于15%。综合考虑分析精度和计算成本,弹簧模型在抗震设计中更值得推荐。 展开更多

关键词 桥梁工程 桥台-背土相互作用 连续刚构桥 地震响应 桥台参与质量

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整体式桥台-混凝土桩-土相互作用拟静力试验 被引量：6

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作者 黄福云 何凌峰 +2 位作者 单玉麟 胡晨曦 周志明 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1803-1814,共12页

由于整体式桥台无缝桥(以下简称整体桥)具有诸多优点,因而在欧美等国得到广泛应用。不过,整体桥结构的特殊性会引起复杂的结构-土相互作用。为了适应整体桥上部结构的纵向变形,国外多采用H型钢桩,而我国以混凝土桩(RC桩)为主。大量研究... 由于整体式桥台无缝桥(以下简称整体桥)具有诸多优点,因而在欧美等国得到广泛应用。不过,整体桥结构的特殊性会引起复杂的结构-土相互作用。为了适应整体桥上部结构的纵向变形,国外多采用H型钢桩,而我国以混凝土桩(RC桩)为主。大量研究及工程实例表明,采用RC桩能够满足整体桥变形要求,但台后土对RC桩内力的影响尚不明确。为此,选取国内某整体桥为背景,以RC桩的配筋率及截面形状为设计参数制作了4个整体式桥台-RC桩试验模型,对其开展整体式桥台-RC桩-土相互作用低周往复荷载拟静力试验研究,主要研究了整体式桥台-RC桩-土体系的破坏形态、滞回耗能性能、水平变形规律和相互作用机制等。试验研究表明,往复位移加载下台后填土会出现脱空现象,试件破坏位置主要集中于桥台底部与桩顶连接头处及其下部一定埋深范围内,增大RC桩配筋率或采用矩形截面RC桩可使破坏位置下移,改善其受力性能。整体式桥台-RC桩-土体系的滞回曲线在第一象限较为饱满,表现出较好的耗能能力,而第三象限滞回曲线包裹面积较小。增大RC桩的配筋率或采用矩形截面RC桩可增大整体式桥台-RC桩-土体系的耗能能力与承载力,并可增大RC桩的弹性开裂位移,使其更晚屈服和破坏,同时其刚度退化速率和退化幅度也可显著减小。试验研究还表明,当加载位移超过弹性极限位移时,整体桥混凝土桩基的水平变形会出现明显的累积现象。同时,桥台与桩身连接头的相对转角随着损坏程度的增加而增大。提高RC桩配筋率或采用矩形截面RC桩后,桥台与桩身连接头的破坏明显减轻,累积变形显著减小。 展开更多

关键词 桥梁工程 拟静力试验 桥台-桩-土相互作用 RC桩 配筋率 截面形状 变形性能

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基于温度变形效应的整体式桥台-H型钢桩-土相互作用拟静力试验研究 被引量：1

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作者 黄福云 桂奎 +2 位作者 易志宏 周桂吉 张峰 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期109-118,共10页

由于环境温度使主梁发生胀缩变形,导致整体桥桥台水平往复运动及桥台-土、桩基-土的相互作用。本文以某整体桥为工程背景,开展基于昼夜温度、季节性温度变形效应的整体式桥台-H型钢桩-土体系的低周往复位移荷载拟静力试验,分析试件的滞... 由于环境温度使主梁发生胀缩变形,导致整体桥桥台水平往复运动及桥台-土、桩基-土的相互作用。本文以某整体桥为工程背景,开展基于昼夜温度、季节性温度变形效应的整体式桥台-H型钢桩-土体系的低周往复位移荷载拟静力试验,分析试件的滞回性能、骨架曲线、桥台转角等变化规律。试验结果表明:试件全年滞回曲线可视为季节性温度作用、昼夜温度作用的滞回曲线叠加。从季节性温度作用来看,受春夏季升温影响,MTS水平力先快速增大,随后持续升温,水平力增速放缓;受夏秋季、秋冬季连续降温的影响,水平力先急剧减小,而随后持续降温,水平力降低减缓;受冬春季升温影响,水平力先急剧增加后增速放缓,其增速与第一次春夏季升温时相似,但由于台后土发生累积效应,产生的水平力更大。从昼夜温度作用来看,当环境温度较高时(夏季),夜晚降温对体系相互作用的影响大于白天升温时的影响;当环境温度较低时(冬季),白天升温对体系相互作用的影响大于夜晚降温时的影响。从骨架曲线来看,受中长期环境温度影响,整体式桥台-桩-土体系相互作用中存在由非线性向线性不断转化的过程。在加载初期,桥台转角与加载位移变化规律基本一致,随着环境温度变化,两者逐渐偏离,特别是在次年的第一季度,两者已产生较为明显的正方向偏移。 展开更多

关键词 整体桥 桥台-桩-土相互作用 季节性温度 昼夜温度 台后土压力

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考虑台后不平衡土压力下整体桥H型钢桩基-土相互作用内力计算方法 被引量：1

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作者 单玉麟 黄福云 +2 位作者 周桂吉 易志宏 陈宝春 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2022年第1期125-133,共9页

在台后填土作用下整体式桥台-H型钢桩-土相互作用和大不平衡土压力下(台后土表面均布荷载增大了3.81 kPa)整体式桥台-H型钢桩-土相互作用拟静力试验研究的基础上,提出了考虑台后不平衡土压力下整体桥桩基-土相互作用的内力计算方法,计... 在台后填土作用下整体式桥台-H型钢桩-土相互作用和大不平衡土压力下(台后土表面均布荷载增大了3.81 kPa)整体式桥台-H型钢桩-土相互作用拟静力试验研究的基础上,提出了考虑台后不平衡土压力下整体桥桩基-土相互作用的内力计算方法,计算了整体桥台底弯矩和剪力以及桩身弯矩和剪力,并与现有的台后土压力理论和桥梁规范的计算值进行比较。结果表明:正向加载时,采用现有的台后土压力理论和桥梁规范计算得到的台底弯矩和剪力以及桩身弯矩和剪力均与试验结果存在较大偏差;采用黄-林法可较准确地计算AHP模型的台底弯矩和剪力以及桩身弯矩和剪力;对于LAHP模型,试验值均与各理论计算值相差较大;正向加载时,随着位移荷载的增加,AHP和LAHP模型的台底和桩身弯矩均逐渐增大;台后堆载(大不平衡土压力)对整体桥台底剪力和弯矩以及桩身的剪力和弯矩产生较大的影响,LAHP模型的台底和桩身弯矩整体上均大于AHP模型的,而LAHP模型的台底剪力小于AHP模型的,桩身剪力大于AHP模型的。 展开更多

关键词 桥梁工程 整体桥 不平衡土压力 桥台-H型钢桩-土相互作用 内力计算方法

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不平衡土压力对整体式桥台-H型钢桩-土体系力学性能影响试验 被引量：2

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作者 黄福云 单玉麟 +2 位作者 严爱国 桂奎 陈宝春 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2021年第4期80-88,共9页

为研究不平衡土压力对整体式桥台-H型钢桩-土体系力学性能的影响,在已开展的不平衡土压力下整体式桥台-H型钢桩-土相互作用拟静力试验研究基础上,进一步开展了更大不平衡土压力(台后土表面均布荷载增大了3.81 kPa)下整体式桥台-H型钢桩... 为研究不平衡土压力对整体式桥台-H型钢桩-土体系力学性能的影响,在已开展的不平衡土压力下整体式桥台-H型钢桩-土相互作用拟静力试验研究基础上,进一步开展了更大不平衡土压力(台后土表面均布荷载增大了3.81 kPa)下整体式桥台-H型钢桩-土相互作用拟静力试验研究,对比分析了更大不平衡土压力对桩身水平变形、桩侧土压力、应变和弯矩等方面的影响。结果表明:在试验条件下,更大不平衡土压力对桩身水平变形、土抗力、应变和弯矩的分布规律无影响;正向加载时,更大不平衡土压力使得桩身累积变形的位置更深,桩侧最大土抗力和桩身弯矩增大;负向加载时,更大不平衡土压力也使得桩身累积变形的位置更深和弯矩增大;正向加载时,更大不平衡土压力使得累积变形减小,负向加载时则相反;正向加载时LAHP模型的桩侧土抗力、应变和弯矩显著大于负向加载时的,正向加载时的最大桩侧土抗力和弯矩分别为负向加载时的2.2倍和2.1倍。 展开更多

关键词 桥梁工程 整体桥 拟静力试验 不平衡土压力 桥台-H型钢桩-土相互作用

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整体桥台后大不平衡土压力计算方法研究 被引量：2

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作者 单玉麟 黄福云 +1 位作者 罗小烨 陈宝春 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2022年第2期84-90,104,共8页

为研究车辆重载等引起的台后大不平衡土压力的变化,通过开展有、无考虑台后大不平衡土压力影响的整体式桥台-H型钢桩-土相互作用拟静力试验研究,分析对比台后大不平衡土压力大小、分布规律及其计算方法。结果表明:在设置的试验条件下,... 为研究车辆重载等引起的台后大不平衡土压力的变化,通过开展有、无考虑台后大不平衡土压力影响的整体式桥台-H型钢桩-土相互作用拟静力试验研究,分析对比台后大不平衡土压力大小、分布规律及其计算方法。结果表明:在设置的试验条件下,随着位移荷载的增加,台后填土作用下整体式桥台-H型钢桩-土相互作用模型(AHP模型)台后土压力由三角形分布变为梯形分布;而台后大不平衡土压力下整体式桥台-H型钢桩-土相互作用模型(LAHP模型)台后土压力呈梯形分布。LAHP模型的台后土压力系数K整体上大于AHP模型。现有的台后土压力系数K计算方法不适用于整体桥。当δ/h=0.016时,AHP和LAHP模型的台后土压力系数分别为12.34和16.16,远大于JTG D60—2015《公路桥涵设计通用规范》中主动土压力系数(K_(ac)=0.24)和静止土压力系数(K_(0)=0.43),也远大于现有的计算方法(Coulomb被动土压力系数K_(pC)=9.96和Rainkine被动土压力系数K_(pR)=3.69)。本研究可为整体桥设计计算和相关规范的制定提供借鉴和参考。 展开更多

关键词 桥梁工程 整体桥 拟静力试验 台后大不平衡土压力 桥台-H型钢桩-土相互作用

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铁路桩基础桥台抗震性能参数影响分析 被引量：1

9

作者 杨晨吟 陈兴冲 +1 位作者 张熙胤 王义 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期432-439,共8页

为了揭示桩基础桥台在地震作用下抗震性能的变化规律,以铁路重力式桥台为研究对象,通过数值模拟的方式分析桩头轴压比、桩基配筋率和桥台高度3种因素对桥台滞回曲线、骨架曲线、耗能能力的影响。研究结果表明:桥台正方向(远离填土)和负... 为了揭示桩基础桥台在地震作用下抗震性能的变化规律,以铁路重力式桥台为研究对象,通过数值模拟的方式分析桩头轴压比、桩基配筋率和桥台高度3种因素对桥台滞回曲线、骨架曲线、耗能能力的影响。研究结果表明:桥台正方向(远离填土)和负方向(面向填土)滞回曲线呈明显非对称分布,这与桩基础、混凝土柱等结构的轴对称分布有较大差异;在相同加载位移的情况下,增大桩基配筋率和桩头轴压比可以提高结构的承载力但会降低耗能能力;同等条件下,桥台负方向的刚度是正方向的7倍,承载力是正方向的10倍;桥台负方向由于加载过程中的脱空、隆起现象耗能能力会有所降低。因此需要考虑桥台的特殊性,防止出现远离填土一侧过早破坏引起的经济损失和安全隐患。 展开更多

关键词 铁路桩基础桥台 桩-土-桥台相互作用 抗震性能 影响因素分析 OSID

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半整体式桥台无缝化斜交桥的抗震性能分析 被引量：6

10

作者 庄一舟 李增锋 +1 位作者 程俊峰 徐亮 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2017年第3期24-30,共7页

为了掌握半整体无缝斜交桥的动力特性和地震响应特点,采用MIDAS/Civil建立了湖州贯边桥的有限元模型,进行了动力特性分析,并运用反应谱法和地震时程法对无缝化斜交桥进行了地震响应分析。结果表明:梁端台后土对桥梁的约束作用随斜交角... 为了掌握半整体无缝斜交桥的动力特性和地震响应特点,采用MIDAS/Civil建立了湖州贯边桥的有限元模型,进行了动力特性分析,并运用反应谱法和地震时程法对无缝化斜交桥进行了地震响应分析。结果表明:梁端台后土对桥梁的约束作用随斜交角的增大而逐渐减弱;主梁梁端台后土的作用对桥梁结构是有利的,可以有效约束桥梁纵飘;在进行地震安全性分析时,用反应谱法所得的墩底内力和墩顶位移均大于时程分析法;在进行半整体无缝斜交桥的工程设计时,应以垂直于盖梁方向输入地震动计算固定支座所产生的墩顶位移来控制桥梁的抗震安全性;所得研究成果为半整体式桥台无缝化斜交桥的抗震设计和研究提供了可参考资料,对该桥型的实际工程应用和发展起到了推动作用。 展开更多

关键词 半整体无缝斜交桥 动力反应谱 时程分析 斜交角 桥台-土相互作用

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无伸缩缝梁桥抗震性能与设计计算方法研究 被引量：24

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作者 黄福云 庄一舟 +2 位作者 付毳 钱海敏 陈宝春 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2015年第5期15-22,共8页

无缝桥整体性好、行车舒适、后期养护维修少,地震作用下不易落梁,"小震不坏、大震不倒",具有可持续、高耐久与较强的防灾减灾能力。不过,桥台桩基是此类型桥梁的最不利部位。国外无缝桥的桥台桩基多采用H型钢,然而,我国主要... 无缝桥整体性好、行车舒适、后期养护维修少,地震作用下不易落梁,"小震不坏、大震不倒",具有可持续、高耐久与较强的防灾减灾能力。不过,桥台桩基是此类型桥梁的最不利部位。国外无缝桥的桥台桩基多采用H型钢,然而,我国主要以混凝土桩为主,两者在"中震可修与易损性"上存在一定差异。目前,对混凝土桩基的无缝桥抗震性能尚缺乏深入系统的研究,抗震规范也未给出相应的设计计算方法,影响了其应用与发展。为此,本文综述了无缝桥抗震性能特点与设计计算方法的研究现状,提出了无缝桥抗震性能的主要研究方向与简化抗震设计计算方法,可为此类型桥梁抗震规范的制定提供参考。 展开更多

关键词 无缝桥 混凝土桩基础 抗震性能研究 简化抗震计算方法 桥台结构-桩-土动力相互作用

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