王東升-橋梁抗震與減震控制研究團隊

學術論文列表

RC橋墩彎剪破壞判別準則與抗震分析的改進模型
作者:孫治國 , 李宏男 , 王東升 , 司炳君 發表日期:2015-4-05 發表期刊:中國公路學報

摘要:為進一步發展考慮非線性剪切效應的鋼筋混凝土(RC)橋墩彎剪數值分析模型,分別基于修正的壓力場理論(MCFT)和纖維梁柱單元模型計算了76個RC橋墩至極限荷載階段時的剪切和彎曲變形,并根據兩者之間的比值關系提出了橋墩彎曲-彎剪-剪切破壞模式的判別準則。根據橋墩破壞模式的不同,建立了橋墩彎剪數值分析的改進模型,以合理考慮橋墩彎曲與剪切變形間的耦合關系,并將模擬得到的橋墩滯回曲線與試驗結果進行了對比。結果表明:橋墩剪切與彎曲變形的比值0.2和1.5可分別作為彎曲-彎剪-剪切破壞模式的判別標準,改進模型模擬得到的剪切及彎剪破壞RC橋墩滯回曲線與試驗結果吻合良好。


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:2015-6-21 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。


中美日橋梁減隔震設計規范的比較研究
作者:石巖 , 王東升 , 孫治國 發表日期:2015-2-09 發表期刊:地震工程與工程振動

摘要:為推動國內橋梁減隔震技術發展和促進相關規范完善,對中國、日本、美國等減隔震設計規范的發展歷程、抗震設防目標、抗震設計和分析方法、構造措施及細節等進行對比分析,介紹了減隔震裝置(支座)的性能要求和特性試驗和原型試驗技術要點。認為宜進一步在設計規范中細化設計方法、分析方法及構造措施要求等,重視減隔震裝置性能檢測及原型試驗,增強抗震設計規范和技術標準之間的協調性。


采用板式橡膠和鉛芯橡膠支座的山區橋梁地震損傷評價
作者:石巖,王進,王東升,沈永林,劉錫媛 發表日期:2014-10-19 發表期刊:地震工程與工程振動

摘要:針對山區橋梁的結構特點,構造了7組代表性的示例橋梁作為研究對象,通過基于纖維單元的橋梁模型進行非線性時程動力分析,考察了采用板式橡膠支座(RB)和鉛芯橡膠支座(LRB)的山區橋梁在強震作用下的地震損傷情況。研究結果表明,雖然鉛芯橡膠支座橋梁在橋墩側移角、曲率延性系數、混凝土最大壓應變和鋼筋最大拉應變等地震反應方面與板式橡膠支座橋相比略有增加或相近,但鉛芯隔震橡膠支座橋梁可以有效地控制墩梁的相對殘留位移,有利于震后修復和維持應急交通功能。


海底地震動的等延性強度折減系數譜
作者:陳寶魁 , 李宏男 , 王東升 , 孫治國 發表日期:2014-12-11 發表期刊:地震工程與工程振動

摘要:為了解海底與陸地地震動彈塑性地震反應譜的差別,本文選取日本K-NET強震臺網近年收集的部分海底及陸地強震記錄,總計6個海底臺站與相鄰8個陸地臺站在6次地震中的67組(雙向水平)強震記錄,以統計分析的方法研究了海底臺站及其相鄰的陸地臺站強震記錄的等延性強度折減系數譜的特性。進一步選取美國"海底地震動觀測系統項目(SEMS)"的7個臺站在8次地震中的9組(雙向水平)海底強震記錄與K-NET海底強震記錄的等延性強度折減系數譜進行了對比,以探求震中距、水深等對海底地震動等延性系數強度折減系數譜的影響??傮w上看,海底與陸地地震動的等延性強度折減系數譜相差不大,震中距對海底地震動等延性強度折減系數譜有一定影響,特別在周期T<1.5 s時,震中距越大其譜值越小,而水深對其影響不大。


隔震斜交連續梁橋地震反應及環境溫度影響研究
作者:石巖 , 王東升 , 孫治國 , 沈永林 發表日期:2014-12-09 發表期刊:振動與沖擊

摘要:針對斜交橋震害特點及低溫環境改變隔震支座力學特性現象,以用鉛芯橡膠隔震支座的斜交連續梁橋為例,采用Hertz-damp模型考慮梁體與橋臺的碰撞作用?;贠penSees地震分析平臺建立動力分析模型,分析橋墩位移、墩底反力、碰撞力、梁體旋轉度與斜交橋斜度關系及梁端碰撞力分布規律。在對比不同隔震支座溫度特性修正方法差異基礎上,討論隔震斜交橋梁地震反應與環境溫度及斜度關系。結果表明,梁體雙向水平與平面內轉動耦合使梁體與橋臺在其鈍角處先發生碰撞,而碰撞作用會加劇梁體轉動;低溫引起的支座特性改變將會放大橋墩地震反應,若不計其影響,在0℃、-10℃、-30℃條件下,與常溫(23℃)相比墩底剪力及彎矩會被低估10%、20%、40%。


山區連續梁橋隔震設計研究中的隔震度因素探討
作者:李紅衛 , 蔣信萍 , 石巖 , 劉錫媛 , 王東升 發表日期:2014-10-09 發表期刊:公路交通科技

摘要:針對山區橋梁的結構特點構造了7組代表性的連續梁橋作為研究對象,通過在橋墩上設置鉛芯橡膠支座(LRB)進行隔震設計,采用結構抗震分析軟件UC-win/FRAME(3D)建立了隔震橋梁和對應非隔震橋梁的動力分析模型,探討了隔震度與橋墩剛度比(R1)、橋墩組合剛度比(R2)、支座總剛度和橋墩總剛度比(R3)及支座變形的關系。結果表明:在山區橋梁隔震設計中建議采用支座屈服后剛度對應的隔震度;隔震度與支座總剛度和橋墩總剛度的比值R3更為相關;為了提高隔震效果,建議隔震度控制在2.0左右。


基于變形能力的鋼筋混凝土橋墩約束箍筋用量評價
作者:馬穎 , 孫治國 , 王東升 , 石巖 發表日期:2014-7-09 發表期刊:橋梁建設

摘要:針對地震作用下鋼筋混凝土橋墩的變形能力要求,研究橋墩潛在塑性鉸區約束箍筋的用量問題。借助美國PEER柱抗震性能試驗數據庫,整理了35根彎剪破壞墩柱的擬靜力試驗數據,通過統計分析評價我國橋梁抗震設計原《公路工程抗震設計規范》(JTJ 004-89)和現行《公路橋梁抗震設計細則》(JTG/T B02-01-2008)中最低約束箍筋用量對保證橋墩變形能力的可靠性,并與美國、歐洲主要橋梁抗震設計規范進行對比,之后建立了具有85%保證率的彎剪破壞橋墩極限位移角計算公式。研究結果表明:以2%橋墩極限位移角為評價目標,現行《公路橋梁抗震設計細則》滿足橋墩變形能力要求;而以3%橋墩極限位移角為評價目標,該規范配箍要求略偏于不安全,在高地震危險區橋墩抗震設計時應予以注意。


采用預應力筋進行RC橋墩地震損傷控制的試驗研究
作者:孫治國 , 王東升 , 司炳君 , 李宏男 , 張明生 發表日期:2014-8-26 發表期刊:土木工程學報

摘要:為評價采用預應力筋進行鋼筋混凝土橋墩地震損傷控制的有效性,設計6個豎向配置無粘結預應力筋和1個無預應力筋的鋼筋混凝土橋墩試件,并分別進行了固定軸力下的擬靜力加載試驗。詳細對比各試件的抗震性能并重點關注試件混凝土開裂和殘余位移等地震損傷情況。結果表明,在橋墩試件中配置豎向預應力筋可有效減少其裂縫寬度和殘余位移,提高試件的承載力和抗彎剛度,但在一定程度上降低了試件的耗能能力;確保預應力筋不拉斷或松弛是橋墩地震損傷控制設計的關鍵;增加預應力筋初始應力,可減少橋墩的裂縫寬度,減少試件的延性和耗能能力,但對試件的殘余位移和剛度退化影響不明顯;改變預應力筋的位置對橋墩裂縫寬度、殘余位移、延性及耗能能力、剛度退化等均未產生明顯影響。


無黏結預應力RC橋墩抗震性能的數值分析
作者:司炳君 , 陳燦 , 孫治國 , 王東升 發表日期:2014-9-08 發表期刊:地震工程與工程振動

摘要:配置豎向無黏結預應力筋,利用其彈性恢復力減小鋼筋混凝土橋墩在大震下的殘余位移和裂縫寬度,是實現橋墩地震損傷控制的有效手段。本文在完成的擬靜力試驗基礎上,基于OpenSees分析平臺建立了無黏結預應力鋼筋混凝土橋墩抗震數值分析模型,采用非線性纖維梁柱單元模擬橋墩的彎曲變形,采用修正的壓力場理論計算試件剪切變形并通過剪切彈簧模擬,通過零長度轉動彈簧模擬縱筋拔出變形,三者共同考慮試件在地震下的彎-剪-軸力耦合作用。將模擬得到的試件滯回曲線、殘余位移、預應力筋應力等與試驗結果進行了對比,同時將模擬得到的墩頂彎曲變形、縱筋拔出變形和剪切變形進行了分離。結果表明:模擬得到的試件滯回曲線、殘余位移、預應力筋應力等與試驗結果吻合良好,該模型可對豎向配置無黏結預應力筋鋼筋混凝土橋墩的抗震性能進行準確的模擬分析??v筋拔出變形可占墩頂總變形的30%~50%,在數值模型中不可忽略。


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