王東升-橋梁抗震與減震控制研究團隊

學術論文列表

基于OpenSees的鋼筋混凝土橋墩抗震數值分析模型
作者:孫治國 , 華承俊 , 靳建楠 , 王東升 發表日期:2016-9-12 發表期刊:世界地震工程

摘要:地震荷載作用下鋼筋混凝土橋墩易發生嚴重破壞,模擬橋墩在循環荷載作用下的非線性滯回反應是橋梁抗震研究的重要內容。以8個發生彎曲破壞的鋼筋混凝土橋墩抗震擬靜力試驗結果為依據,基于Open Sees中的非線性梁柱單元、零長度轉動彈簧單元和零長度剪切彈簧單元,建立了考慮彎曲、粘結滑移和剪切變形的橋墩抗震數值分析模型。將模擬得到的試件滯回曲線,墩頂彎曲、粘結滑移和剪切變形等成分、初始剛度和殘余位移與試驗結果進行了對比。結果表明,所建模型對各橋墩的滯回曲線、各變形成分、初始剛度和殘余位移有較好的模擬效果。


時效及環境因素對隔震連續梁橋地震反應的影響
作者:石巖 , 王東升 , 陳寶魁 , 孫治國 發表日期:2016-6-01 發表期刊:應用基礎與工程科學學報

摘要:為考慮時效及環境因素對隔震支座力學特性的影響,介紹了國外學者和規范提出的支座特性修正系數、調整系數和界限分析方法,結合中國隔震橡膠支座的特點給出了力學特性修正過程.構造了12座具有不同外型特征的連續梁橋作為研究對象,分別采用3種常用的隔震支座(即鉛芯橡膠支座、高阻尼橡膠支座和超高阻尼橡膠支座),基于Open Sees地震分析計算平臺建立了隔震橋梁的3維動力分析模型,通過大量的非線性動力時程分析考察了時效及環境因素對不同高度橋墩地震反應的影響程度及其在不同外型橋梁中的離散情況,還采用增量動力分析技術研究了不同地震動強度(PGA)的影響.分析結果表明:時效及環境因素對隔震橋梁地震反應的影響較大,尤其是對處于0.2~0.4g加速度峰值下隔震橋梁的較低墩的位移反應;對于采用鉛芯、高阻尼和超高阻尼橡膠支座的隔震橋梁,不考慮其影響則可能低估較低墩10%、50%和100%及以上的墩頂位移需求.


Characteristics of Earthquake Ground Motion on the Seafloor
作者:B Chen , D Wang , H Li , Z Sun , Y Shi 發表日期:2015-12-19 發表期刊:Journal of Earthquake Engineering

摘要:The differences between onshore and offshore ground motions were studied based on the records from the K-net and SEMS. The horizontal response spectrum and vertical-to-horizontal response spectral ratio for offshore and adjacent onshore ground motions were analyzed. The results indicate that the characteristic period of the response spectra for offshore ground motions is obviously larger. The epicentral distance can influence the horizontal response spectra for offshore ground motions in a moderate earthquake, while the influence of water depth is not noticeable. Moreover, the vertical-to-horizontal response spectral ratio for offshore ground motions is significantly smaller for periods less than 1 s.


考慮非線性剪切效應的RC橋墩抗震分析模型
作者:孫治國 , 陳燦 , 司炳君 , 王東升 發表日期:2015-10-26 發表期刊:工程力學

摘要:剪跨比較小或配箍不足的鋼筋混凝土橋墩易發生剪切破壞,而現有的纖維單元模型忽略了剪切變形,不能合理評估彎剪或剪切破壞橋墩的抗震能力。為有效模擬剪切作用影響下鋼筋混凝土橋墩的抗震性能,以36個剪切及彎剪破壞圓形截面鋼筋混凝土橋墩抗震擬靜力試驗結果為依據,建立了墩柱剪切破壞時墩底轉角的計算公式。利用Open Sees分析平臺,建立了基于非線性纖維梁柱單元和零長度剪切彈簧單元的數值分析模型,以此來考慮彎曲和剪切效應的耦合作用。以數值模型中墩底轉角來監測試件剪切破壞的發生,剪切破壞發生前模型以纖維梁柱單元模擬的彎曲變形為主;此后,橋墩地震反應以剪切彈簧單元控制,以模擬試件由于剪切破壞導致的強度和剛度退化等行為。通過對12個剪切及彎剪破壞圓形截面橋墩抗震擬靜力試驗的模擬結果表明,模擬的滯回曲線與試驗結果吻合較好,并且能很好地模擬鋼筋混凝土結構由于剪切作用引起的剛度與強度的退化現象,驗證了模型的合理性。


設置延性系梁的橋梁雙柱墩抗震能力研究
作者:孫治國 , 華承俊 , 司炳君 , 王東升 發表日期:2015-11-09 發表期刊:橋梁建設

摘要:為研究設置延性系梁對減少橋梁雙柱墩橫橋向地震損傷的效果,基于OpenSees數值分析平臺,建立了無系梁和設置延性系梁的雙柱墩抗震數值分析模型,通過擬靜力和增量動力分析手段對2種雙柱墩在地震作用下的反應進行研究,討論了延性系梁設置對雙柱墩地震反應的影響。結果表明:延性系梁提高了橋梁雙柱墩橫橋向的強度和剛度,地震作用下,系梁先于橋墩發生屈服,形成塑性鉸并耗散地震能量,延緩了橋墩的損傷破壞過程,并減少了橋墩的曲率延性系數和墩頂的最大位移角。


山區橋梁排架抗震能力評價方法
作者:孫治國 , 司炳君 , 陳燦 , 王東升 發表日期:2015-12-11 發表期刊:振動與沖擊

摘要:排架在山區橋梁工程中應用廣泛,其橫橋向地震破壞機理復雜且缺乏工程實用的抗震分析手段。通過擬靜力和動力時程分析給出了山區橋梁排架抗震能力評估的一般性方法,借助纖維梁柱單元并結合截面抗剪強度模型,首先基于靜力分析手段確定了排架橋墩可能的破壞模式及排架變形能力。在此基礎上通過動力時程分析,揭示不同地震動強度下排架的破壞模式和變形能力。以某山區橋梁2個排架墩為例,將建立的評價方法對排架橫橋向抗震能力進行評價。結果表明:橫橋向在地震作用下,排架橋墩承受顯著的變軸力作用,橋墩屈服前,隨側向位移增大,橋墩軸壓變化范圍逐漸增大,橋墩屈服后軸壓變化范圍基本穩定;且變軸力易引起排架橋墩發生剪切破壞。該方法可為橋梁排架結構抗震設計和評估提供參考手段。


Discrimination Criterion Governing Flexural-shear Failure Modes and Improved Seismic Analysis Model for RC Bridge Piers
作者:ZG Sun , LI Hong-Nan , DS Wang , SI Bing-Jun 發表日期:2012-10-26 發表期刊:China Journal of Highway & Transport

摘要:In order to further develop the flexural-shear numerical analysis model for reinforced concrete(RC)bridge piers with nonlinear shear effect considered,the shear and flexural deformations of 76 RC bridge piers under ultimate loads were calculated based on the modified compression field theory(MCFT)and fiber beam-column element model respectively.And a discrimination criterion governing flexural,flexural-shear or shear failure modes of RC bridge piers was proposed by the ratio between shear and flexural deformations.An improved flexuralshear numerical analysis model for bridge pier was established according to different failure modes of the piers,which could consider the coupling relation between flexural and shear deformations of the piers.The simulated hysteretic curves by the improved flexural-shear analysis model were compared with test results.The results show that the shear to flexural deformation ratio of 0.2and 1.5could be taken as the discrimination criterion governing flexural,flexural-shear,and shear failure modes of the piers.Also,the simulated hysteretic curves of the bridge piers withshear and flexural-shear failure modes by the improved analysis model agree well with test results.


橋臺及臺后填土破壞的橋梁縱向地震碰撞響應
作者:李曉莉 , 孫治國 , 王東升 , 石巖 發表日期:2015-11-12 發表期刊:長安大學學報

摘要:以汶川地震中發生嚴重破壞的高原大橋為工程背景,采用"多模型多平臺"分析技術研究了主梁與橋臺及臺后填土的縱向碰撞效應及對全橋地震反應的影響。首先利用ANSYS軟件建立橋臺及臺后填土非線性數值分析實體模型,基于靜力Pushover分析模擬其在主梁撞擊下水平力-位移關系。將上述力-位移關系引入到MIDAS軟件中,主要以間隙單元模擬橋臺及臺后填土與主梁的碰撞作用,并建立全橋抗震分析模型。通過非線性時程分析及與震害對比,討論了橋臺及臺后填土破壞、伸縮縫處安裝碰撞緩沖裝置等情況下主梁與橋臺間的縱向碰撞響應。研究結果表明:橋臺及臺后填土破壞將增大橋臺伸縮縫處橋臺與主梁間的相對位移,增加了落梁風險;由于地震動輸入和橋臺位置不同,碰撞緩沖裝置對臺、梁間碰撞力的影響存在不確定性,建議碰撞緩沖裝置剛度宜取為橋臺及臺后填土整體抗推剛度的1%~5%,并優先選用耗能型。


主余震下近海鋼筋混凝土橋墩全壽命抗震分析
作者:陳炫維 , 李宏男 , 王東升 , 李超 發表日期:2015-9-07 發表期刊:地震工程與工程振動

摘要:我國近海橋梁具有服役期長、工作環境惡劣并且面臨較高的地震作用風險等特點。本文分析了全壽命周期內高性能混凝土中氯離子腐蝕作用,采用10組相同臺站記錄的實際主余震記錄構造出新的主余震地震序列,利用增量動力分析(IDA)和地震易損性方法分析了主余震地震序列和氯離子腐蝕對橋墩抗震性能的影響。分析結果表明:在輕微破壞狀態下,服役時間和地震序列對橋墩地震易損性影響不大;在中等破壞、嚴重破壞和完全破壞狀態下,服役時間和地震序列作用均對橋墩地震易損性有很大影響,橋墩更容易進入危險狀態。


高強箍筋高強混凝土墩柱彎剪數值分析模型
作者:華承俊 , 孫治國 , 司炳君 , 王東升 發表日期:2015-11-12 發表期刊:地震工程與工程振動

摘要:在高強混凝土墩柱中配置高強度約束箍筋可有效提高其抗震能力,本文發展了適用于高強箍筋高強混凝土墩柱滯回性能模擬的彎剪數值分析模型。在普通鋼筋混凝土墩柱彎剪數值分析模型的基礎上,對22個具有典型彎剪破壞特征的高強箍筋高強混凝土柱試驗結果進行分析,驗證了Elwood剪切破壞面對高強箍筋高強混凝土墩柱的適用性?;贠pen Sees數值分析平臺建立了墩柱的彎剪數值分析模型,使用Elwood剪切破壞面監測墩柱的剪切破壞時刻。模擬了6個發生彎剪破壞的高強箍筋高強混凝土墩柱滯回曲線,并與試驗結果進行對比。結果表明,模擬滯回曲線與試驗結果吻合良好,數值模型對高強箍筋高強混凝土墩柱的強度、變形能力、殘余位移等具有較好的模擬精度。模擬得到的彎曲、剪切及縱筋拔出等各變形成分也與試件的彎剪破壞特征吻合。


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