塔-梁纵向连接方式对多塔自锚式悬索桥抗震性能的影响规律

以福州市某在建的三塔自锚式悬索桥为工程背景,建立三维有限元模型,应用直接积分法进行非线性时程分析,分别研究纵向漂浮体系和约束体系下三塔自锚式悬索桥的抗震性能.计算结果表明:相对纵向漂浮体系而言,纵向约束体系中塔梁纵向约束可以有效地限制主梁的纵向振动,使得索鞍抗滑安全系数较大,边塔及中塔地震变形较小,主梁截面弯矩较小,梁端伸缩缝位移需求也较小.因此,从多塔自锚式悬索桥的抗震安全性角度考虑,建议采用塔-梁纵向约束体系.     

泰州长江公路大桥振动台试验——试验设计及抗震结构体系试验结果分析

为了研究大跨多塔悬索桥合理抗震体系,以泰州长江公路大桥为背景,设计并制作了1∶40缩尺比例模型,进行了全桥振动台模型试验.通过改变中塔与主梁间的连接方式,建立了无约束体系、阻尼器体系和弹性索体系等3个试验模型,并分别测试了其全桥地震反应.试验结果表明,利用白噪声对结构进行扫频,可以识别3种纵向约束体系的一阶频率和阻尼比.与纵向无约束体系相比,阻尼器体系和弹性索体系能够不同程度地减小塔顶位移和塔、梁相对位移.阻尼器体系可以更均衡地限制在场地人工波激励下中塔和边塔处的塔、梁相对位移;而弹性索体系限制中塔处塔、梁相对位移的能力更优.研究结果对大跨多塔悬索桥抗震设计具有一定的参考价值.     

基于反应谱法的低重心斜拉桥判定简化计算

为便于斜拉桥抗震方案比选,建立全漂浮体系斜拉桥反向双质点简化分析模型和纵向铰接体系斜拉桥双质点简化分析模型,并推导2种体系斜拉桥纵向一阶自振周期的简化计算公式。根据反应谱计算理论得到全漂浮体系和纵向铰接体系斜拉桥塔底弯矩的简化计算公式,提出简化的低重心斜拉桥判定公式,并与10座已建斜拉桥的有限元计算结果进行对比验证,弯矩吻合良好。研究结果表明:2种不同体系斜拉桥纵向一阶自振周期简化计算公式均具有较高的计算精度,基于反应谱法提出的低重心斜拉桥简化判定公式具有较高的可靠性,可为斜拉桥初步设计时抗震方案必选提供参考。     

基于变形协调原理的多塔斜拉桥非边塔纵向抗推刚度

为深入探寻多塔斜拉桥刚度特征,将斜拉索对桥塔的约束比作弹簧刚度这一理念引入多塔斜拉体系.选取多塔斜拉桥的最典型形式——三塔斜拉桥建立弹簧刚度等效模型,基于变形协调原理,求解多塔斜拉桥非边塔纵向抗推刚度,对推导的公式进行算例验证,并分析结构主要参数对桥塔纵向抗推刚度的影响.研究结果表明:对非边塔左跨施加均布荷载时,本文推导公式的非边塔塔顶偏位解与已有文献有限元解间的误差在6.82%以内,说明本文推导的非边塔纵向抗推刚度公式能够反映多塔斜拉桥桥塔的刚度特征,符合多塔斜拉桥概念设计的要求;非边塔纵向抗推刚度与桥塔自身刚度、主梁刚度、拉索与主梁夹角、拉索线刚度和桥塔拉索锚固间距等因素有关.     

大跨度曲线斜拉桥的地震响应分析

为了研究不对称双塔单索面大跨度曲线斜拉桥的地震响应,以工程实例为背景,通过MIDAS建立全桥的空间结构模型,运用多重Ritz向量法进行结构动力特性的计算,采用了反应谱分析的方法,对曲线斜拉桥在三向地震激励作用下响应进行研究.结果表明:该桥首阶振型为主梁竖向弯曲,而且主梁在三向地震作用下变形和内力响应均很大,说明塔梁固结,塔墩分离体系的曲线斜拉桥主梁的振动问题突出,应作为抗震设计的重点.基于地震响应对桥梁的不利影响,提出了一些抗震减震的措施,为实际桥梁工程中提供参考依据.     

超大跨径斜拉桥的结构体系分析

以苏通长江公路大桥为背景 ,分析了不同结构体系斜拉桥的受力特点 ,指出了超大跨径斜拉桥改善结构受力性能的塔梁约束方式 ,并重点说明了适合超大跨径斜拉桥塔梁约束的水平弹性约束和冲击荷载缓冲 (阻尼 )约束这两种纵向约束的工作机理和应用效果     

大跨公轨合建斜拉桥主‒引桥地震相对位移响应与控制

基于巴拿马运河四桥研究了公轨合建斜拉桥在地震下的主-引桥相对位移响应与控制问题,分别建立了漂浮抗震设计方案、仅塔梁固结方案和固结方案有限元分析模型,分析了三种约束方案的相对位移响应。基于单自由度振子研究了相邻结构周期比和阻尼特性对结构相邻位移的影响。结合理论与参数分析,研究了主-引桥相对位移的控制方法。结果显示:主、引桥纵向首阶振型周期比、等效阻尼比之比以及阻尼机制对相邻结构的相对位移影响显著,其中周期比对相对位移的影响最为显著。不同粘滞阻尼器布置方案对主-引桥梁端相对位移的减震效果不同,直接在主、引桥梁-梁之间设置粘滞阻尼器有助于改善主桥与引桥梁端位移的同步性,控制效果最好;同时在主桥各墩位处和主、引桥梁-梁之间设置阻尼器的减震效果次之,但易于设计和安装,适应性好。     

纵向阻尼器对大跨度斜拉桥桥塔的抗震性能影响分析

为确定大跨度斜拉桥在阻尼器抗震约束体系作用下的减震性能,文章以某大跨度斜拉桥为研究对象,采用通用有限元软件SAP2000建立全桥有限元模型,采用非线性时程分析方法,研究主塔在有、无阻尼器的情况下内力变化情况。研究结果表明:该桥动力特性分析表明,第1阶周期为7.821 s,对应的振型为主梁纵漂+主塔纵向弯曲振动,远远大于结构的竖向、横向振动周期2.798、2.049 s,抗震需求明显;设置纵向阻尼器的方式能有效地减小主塔在地震荷载作用下的内力,达到内力重新分布的目的,尤其是对弯矩的减小最为明显,从而改善结构的受力性能。     

塔梁墩固结斜拉桥结构受力分析

分析比较塔、梁、墩不同结合方式斜拉桥的特点．通过对福州三县洲闽江大桥斜拉桥空间有限元和光弹性试验研究,分析采用混凝土结构的塔、梁、墩固结体系斜拉桥的结构受力特性．     

多塔斜拉桥拉索支承刚度系数的求解与分析

为了深入研究多塔斜拉桥刚度过低的本质,基于多塔斜拉桥的结构力学特性,推导了单位荷载作用下多塔斜拉桥的拉索弹性支承刚度系数的解析公式,对其进行了参数敏感性分析。通过算例对推导的公式进行了验证,最后将拉索支承刚度系数公式应用于实际多塔斜拉桥的竖向挠度计算,与嘉兴—绍兴六塔斜拉桥的有限元计算的数值结果进行了对比分析。研究结果表明:多塔斜拉桥刚度过低的本质是主梁对中间塔提供的纵向约束较弱;推导的公式具有较高的计算精度,算例与文献[8]中的单位力作用下主梁的竖向挠度比值仅为1.02;将其应用于嘉兴—绍兴大桥主梁挠度计算时,计算结果误差也较小;此解析公式可通用于各种塔数的斜拉桥,可用于指导多塔斜拉桥结构的概念设计和初步设计工作,有利于提高多塔斜拉桥刚度的计算分析效率。     

超大跨斜拉桥地震行波效应分析

对多点激励下的振型方程进行了推导,简化成类似于一致激励下的振型方程形式,导出多点激励下的振型参与系数和振型等效地震波,从而可由反应谱判断多点激励对结构振动的影响.以一座试设计的主跨1 400m斜拉桥为例,采用振型分析法分析了考虑行波效应的超大跨斜拉桥振动机理。通过拟静力法分析了行波效应引起的各支承点地震动位移的差异对超大跨斜拉桥结构变形的影响,同时,利用位移输入法,对超大跨斜拉桥进行了地震时程分析,研究了行波效应对超大跨斜拉桥顺桥向耗能体系地震损伤的影响.研究结果表明:行波效应减小了耗能辅助墩的耗能作用,增大了桥塔的地震损伤,对超大跨斜拉桥顺桥向耗能体系地震反应的影响是不利的.视波速为1 000~3 000m·s-1范围内的长周期地震动作用下行波效应的影响尤为显著,因此在超大跨斜拉桥地震反应分析时必须考虑.     

减隔震装置在飘浮体系斜拉桥纵桥向的应用

以某双塔飘浮体系斜拉桥为工程背景,对比分析了拉索限位器和黏滞阻尼器两种减隔震装置在飘浮体系斜拉桥纵桥向的减震特点,并进一步探讨了拉索限位器和黏滞阻尼器联合使用方式对飘浮体系斜拉桥纵桥向地震响应的影响.结果表明:拉索限位器同黏滞阻尼器相比,可以更有效地控制结构位移,而黏滞阻尼器在内力控制上具有一定的优越性;联合使用方式有助于发挥各自的优势,达到拉索限位器控制梁端位移、黏滞阻尼器改善塔底受力的理想状况,是一种更为经济有效的减震措施,且在脉冲型地震动作用下同样具有良好的减震效果.     

非一致地震激励下飘浮体系斜拉桥易损性分析

利用Open Sees软件对一座主跨为420 m的斜拉桥建立有限元模型,分别进行了仅考虑失相干效应、考虑失相干效应和行波效应、考虑失相干效应和场地效应以及综合考虑失相干效应、行波效应和场地效应等4种非一致激励情况下的易损性分析.结合联合概率地震需求模型(TPSDM)和蒙特卡罗抽样获得了基于构件的体系易损性曲线.考虑地震动空间效应的飘浮体系斜拉桥损伤概率明显高于一致激励且失相干效应和场地效应的影响较为显著.失相干效应越明显,斜拉桥体系遭受地震损伤的概率越大.场地效应的影响较为复杂,总体上表现为相邻场地类型差异越大,沿地震波传播方向场地类型由软变硬时,体系损伤概率增加.行波效应对飘浮体系斜拉桥地震损伤的影响较小,易损性分析时忽略行波效应的影响不会造成较大的误差.因此,对飘浮体系斜拉桥进行非一致激励下的地震易损性分析应考虑失相干效应和场地效应的影响,目前广泛采用的一致激励下的易损性分析高估了体系的抗震性能.     

采用拉索减震支座的斜拉桥地震易损性分析

利用易损性方法对斜拉桥设置拉索减震支座与否进行了细致的研究,并得到了塔底弯矩和墩梁位移的易损性曲线.通过基于概率的分析研究表明,拉索减震支座能够有效地限制墩梁的相对位移,同时还能够适当地减小塔底的弯矩.对斜拉桥安装拉索减震支座的减震机理进行探讨表明,依靠摩擦增加阻尼以及通过拉索改变地震力的传力路径是减小斜拉桥地震响应的主要方式.     

三塔单索部分斜拉桥模型试验研究

以福州市浦上大桥三塔单索部分斜拉桥主桥为原型,设计制作1∶40缩尺有机玻璃模型,开展三塔单索部分斜拉桥全桥有机玻璃模型试验和有限元结构分析,研究全桥弹性阶段结构受力性能.重点测试模型主梁变形、纵横向应力、桥墩和桥塔截面应力和支承反力,并模拟斜拉索换索状态,测试换索时结构受力性能变化情况.研究结果表明:三塔单索部分斜拉桥具有独特的受力特性,由于斜拉索的弹性支承能够承担部分活载作用,使主梁截面高度减小,结构轻巧优美、整体受力合理;但在换索时主梁应力明显增大,且变形增加约20%.     

考虑抗风索作用的简易吊桥动力响应分析

简易吊桥作为非永久性使用桥梁,往往忽略动力特性分析。基于云南怒江某简易吊桥,建立动力特性及地震响应分析模型,分析了有无抗风索作用下的吊桥模态情况及内力、位移分布特性等。结果表明,在有抗风索的情况下吊桥自振频率明显提高,地震荷载作用下的主梁受力性能及位移约束大大改善。     

Study in the design and manufacture process ofthe elastic cable anchor box in steel box girder of Taizhou Bridge

Taizhou Yangtze River Highway Bridge is a large span suspension bridge with three pylons. The elastic cables are installed to connect the steel tower and the steel box girder. The constraints can increase the safety coefficient of the middle saddle, and improve the stress conditions of the middle pylon and decrease the deflection in the middle of the main girder, as well as the longitudinal displacement of the main girder caused by live loads. The anchorage boxes of the elastic cable are installed in the wind fairing outside the vertical web plate of the box girder. Two anchor boxes form a pair and are arranged parallelly. Eight anchor boxes are installed in the bridge. In this paper, the design scheme and the technical difficulties in manufacturing are briefly discussed with the precision control techniques.     

影响大跨悬索桥地震响应的敏感因素研究

摘 要：以四渡河悬索桥为研究背景,建立了该大跨钢桁架加劲梁悬索桥的空间动力计算模型,推导了基于Leger的LMM和拟静力位移概念的多支承激励下的非线性运动方程,在此基础上对该桥地震反应进行了空间非线性时程分析,研究了土-桩-桥相互作用和中央扣的设置方式对大跨悬索桥地震响应的影响。结果表明,土-桩-桥相互作用对悬索桥地震反应的影响与地震动输入方式密切相关,受水平地震波影响较大,而受竖向地震波的影响很小;一对柔性中央扣对加劲梁的纵桥向位移和应力响应的影响均不利,而刚性中央扣和三对柔性中央扣对限制加劲梁的纵桥向振幅有较显著作用,但是由此导致了结构地震应力响应显著增加。     

天兴洲三主桁斜拉桥不同主梁纵向约束方式结构特性分析

结合拟建的天兴洲三主桁公铁两用结合梁斜拉桥,建立了大跨度公铁两用斜拉桥空间计算模型,并对其在恒载、活载、温度作用下静力性能进行了研究.重点探讨了不同主梁纵向约束方式对大跨度公铁两用斜拉桥静力性能的影响以及主梁合理纵向约束刚度.计算结果表明:对主梁设置合理纵向约束刚度,能使结构的受力性能得到改善.图2,表17,参5.