考虑地震动空间效应的城市高架桥梁地震碰撞响应分析

分析了地震动空间效应对城市高架简支梁桥和多跨连续梁桥地震碰撞响应的影响．拟合了与规范反应谱相一致且考虑空间效应的人工地震波；建立了两种桥型的有限元模型；数值仿真并比较分析了一致激励以及仅考虑行波效应、仅考虑部分相干效应和同时考虑行波效应与部分相干效应的非一致激励等4种激励情况下，两种桥型的非线性地震碰撞响应．结果表明：地震动空间效应对桥梁地震碰撞响应的影响显著，且对连续梁桥的影响更为明显；考虑地震动空间效应会使桥梁的撞击力明显增大，同时考虑行波效应与部分相干效应时增幅最大；随着视波速的提高，地震动空间效应的影响逐渐减弱．因此，在城市高架桥梁地震碰撞响应分析中，必须考虑地震动空间效应的影响.     

不同场地类别条件下框架结构地震响应的方向差异性研究

结构地震响应与所在场地的土层条件密切相关，而水平双向地震动作用方向的差异也会导致结构不同方向震害的差异.基于设计反应谱，选取了20组实际记录的水平双向地震动，针对基岩（Ⅰ0）、Ⅱ类以及Ⅲ类场地，对五层钢筋混凝土框架结构在双向地震动作用以及场地土层非线性效应共同影响下的地震响应进行分析，研究场地效应对地表地震动方向性以及上部结构地震响应方向性的影响.研究表明：在结构抗震设计时，不仅要考虑场地效应引起的地表地震动放大，还需要考虑场地效应引起结构地震响应的最不利方向以及方向差异性相比于基岩地震动作用时的变化；仅考虑出露基岩地震动输入的结构地震响应分析往往不安全，且忽略了场地效应对结构地震响应最不利方向的影响.     

多点地震激励下考虑地形变化输电塔线体系的响应分析

分别建立了中塔位于谷地和峰顶的输电塔线耦联体系三维空间有限元模型,模拟生成考虑地形变化场地上的多点地震动,运用非线性动力时程分析方法,进行多点地震激励下地形变化输电塔线体系的地震响应数值模拟.考虑多点地震动中的行波效应、部分相干效应和局部场地效应.分析多点地震动中行波效应和局部场地效应对结构地震响应的影响,并将计算结果与一致激励下的结果进行对比.研究结果表明,无论输电塔位于峰顶还是谷底,受行波波速的影响很大,但两种模型受行波波速的影响程度不同,忽略行波效应可能低估体系的地震响应;随着场地条件差异变大,结构的地震响应变大,对于输电塔位于峰顶的响应放大程度要大于输电塔位于谷底,因此应该考虑局部场地效应的影响.     

大跨桥梁考虑地形及多点激励的地震响应分析

提出了可以离线计算的三维相关系数谱的概念 ,导出基于三维相关系数谱的多点激励反应谱方法 ,并用此方法对地震波在局部场地下的地形效应以及大跨度桥梁在多点激励作用下的地震响应进行了分析 ,探讨了同时考虑两者对大跨度桥梁地震响应的影响     

考虑碰撞和支座影响的桥梁近场竖向地震响应分析

为了精确计算带支座桥梁的近场竖向地震响应,研究了桥梁支座和竖向碰撞现象对桥梁地震响应的影响。建立了针对双跨连续梁桥的梁-弹簧-杆连续体模型,运用瞬态波特征函数展开法和组合体瞬态内力法求解了桥梁结构中地震响应和碰撞响应耦合的理论解。计算结果表明,该文方法能计算多次碰撞后桥梁结构复杂的内力响应。在近场竖向地震和多次碰撞作用下,桥梁跨中正弯矩、支座处负弯矩和桥墩底部应力高频高幅值振荡可能超过其承载能力。竖向地震提前于水平地震激励的时间越长,由单独的竖向地震引起桥梁破坏的可能性就越大。     

V形近似为均匀峡谷场地的体外PC桥梁多点地震分析

针对某座跨越V形峡谷场地的体外预应力桥梁,利用波函数解析解模拟得到了均匀介质V形场地地下多点地震动激励,对体外预应力体系在该激励下的结构响应进行了分析.首先,利用模型转化技术建立了4种桥梁模型,分别探究了纤维梁单元、实体单元,桩-土相互作用和人工黏弹性边界等对体系响应的影响.其次,基于均匀介质假定的V形峡谷场地解析解,引入地下多点地震动模拟方法得到了V形峡谷场地地下多点地震动并将其作为结构输入,着重探究了V形场地地震输入和水平场地地震输入对体系地震响应的影响差异.计算结果表明:V形峡谷场地激励同水平场地激励相比对结构具有更强的空间差动作用,从而引发更大的差动内力,体外预应力体系从屈服到破坏退出工作的持续时间明显缩短;桩-土相互作用对体外预应力筋的地震响应影响显著,体外筋发生屈服和破坏的时间均大幅度提前.     

三跨连续隔震梁桥在地震作用下的碰撞分析

近场地震动具有高峰值地面加速度以及高峰值地面速度的特性,可显著的改变结构响应,使结构产生较大的内力和位移。对于隔震连续梁桥,在近场地震作用下由于伸缩缝相邻两跨梁之间或是梁与桥台之间运动的不协调导致发生碰撞,这种碰撞现象可能会造成梁体的严重破坏.而由于隔震支座的影响,会放大桥梁上部结构的位移,加重桥梁碰撞。本文即对碰撞现象对隔震连续梁桥结构产生的不利影响进行了研究。     

地震作用下简支梁桥的碰撞反应分析

为了研究地震作用下简支梁桥的碰撞响应,本文通过建立全桥模型,在输入不同的地震激励、考虑不同桥墩高度下,进行了简支梁桥地震响应时程分析。结果表明:地震作用下碰撞在一定程度上显著地改变了桥梁结构的响应状态,增大了墩底的弯矩和剪力;桥墩的高度和地震激励的变化会对梁间碰撞产生影响。     

非一致激励下钢管混凝土拱桥平稳随机地震响应分析

对一座三跨钢管混凝土拱桥在多维非一致随机地震激励下的响应进行研究.利用功率谱和规范反应谱之间的转换关系,使用最小二乘法来拟合地震动模型参数,用于对结构进行多维非一致随机激励的输入.在综合考虑部分相干效应、行波效应以及局部场地效应的基础上,使用虚拟激励法,数值仿真该桥在地面运动的空间特性下的地震响应.分析结果表明,部分相干效应与行波效应复合的情况下,地震动空间特性主要体现在行波效应上;视波速引起的功率谱函数相位和峰值的变化直接影响结构地震响应;局部场地效应下,拱肋竖向弯矩随场地的柔软程度增大,剪力则相反.     

SSI对圆端形板式桥墩抗震性能的影响分析

桥梁结构的地震响应是由于场地运动引起的,研究桥梁地震影响时不能忽略土与结构体系相互作用（SSI）对它的影响。出于研究目的,对某客运专线上的一个圆端形板式桥墩在三种不同场地下进行了非线性时程分析,研究土结相互作用（SSI）对其地震响应的影响,寻求其破坏规律,从而进一步了解地震作用下桥梁结构的性能。     

地震地层运动空间变化对大跨度斜拉桥的影响

采用ADerKiureghian等提出的考虑地震运动空间变化特性的多支承运动反应谱方法(MSRS法)的理论模型,研究了地震动空间变化特性对大跨度斜拉桥动力响应的影响.以某一实际的大跨度斜拉桥为例,计算了其在空间变化地震动作用下的动力响应,分析并讨论了计算结果.     

地震动速度脉冲对大跨斜拉桥减震控制的影响

地震动的速度脉冲特性是加重工程结构在地震中的破坏程度的重要因素,速度脉冲已成为近断层地震动的重要工程特性之一.以一座大跨飘浮体系斜拉桥为例,选择了4组具有速度脉冲特性的实际地震动加速度记录及人工模拟的具有相同加速度反应谱而无速度脉冲的地震动时程分别作为地震动输入,利用三维有限元方法计算了地震动的速度脉冲对斜拉桥地震反应和减震控制反应,分析了地震动速度脉冲对斜拉桥地震反应和减震控制效果的影响特征.总体上看,斜拉桥在速度脉冲型地震动作用下的地震反应大部分要大于无速度脉冲型地震动的,近断层地震动的速度脉冲对斜拉桥无控制、半主动控制和被动控制地震反应均具有一定的不利影响,且地震动的速度脉冲对半主动控制和被动控制减震效果的影响趋势大体相同.     

超限运输车辆通过T梁桥的合理横向位置分析

对超限运输车辆通过多梁式简支T梁桥时的合理横向位置进行了分析.以我国公路桥梁中常见的中小跨径T梁桥为例,通过有限元分析提取了车辆在不同横向位置加载时梁底跨中截面处的最大弯曲应力,并对计算结果进行了对比,从优化结构受力的角度确定了超限运输车辆过桥时的最佳横向行驶位置.分析了桥梁跨径、主梁根数、主梁连接方式等因素对超限运输车辆过桥时的合理横向位置的影响.结果表明:超限运输车辆的横向加载位置对多主梁桥的结构响应有较大的影响;当主梁根数为奇数时,车辆的最佳横向行驶位置位于中心梁与其相邻梁的中间位置处;当主梁根数为偶数时,超限运输车辆的最佳横向行驶位置与桥面中心线重合;主梁之间的连接方式对车辆荷载作用下桥梁的结构响应影响显著.     

考虑地震动空间效应的深水桥梁减震性能

以大跨深水连续梁桥为研究对象,提出了拉索减震体系.对考虑地震动空间效应的不同激励地震动输入的实现方法做了阐述,对比常规体系和弱固定体系,研究考虑地震动空间效应时深水桥梁拉索减震体系的减震效果,并进一步探讨了考虑地震动空间效应时,动水压力对深水桥梁地震响应的影响.研究结果表明,拉索减震支座具有良好的减震性能,且其对地震动空间效应非常敏感;考虑地震动空间效应时,动水压力对拉索减震体系、常规体系动力响应的影响较一致激励有所差异,且该差异随视波速、失相干系数及局部场地条件的不同而变化.     

大跨度拱桥随机地震响应分析

 基于随机振动理论,研究了大跨度拱桥在不同的地震动空间条件下的平稳随机地震响应特征,分析了局部场地效应、部分相干效应和行波效应对大跨度拱桥地震响应的影响,揭示了地震动空间变化对大跨度拱桥随机地震响应的影响规律。阐明了局部场地效应对大跨度拱桥地震响应的影响与其构造特性、位置、边界条件等因素有关;考虑空间相干效应可减小大跨度拱桥的地震反应;地震内力响应随地震视波速的增大而减少。     

地震作用下简支梁桥梁间碰撞的反应性能

现行<铁路桥涵技术规范>和<铁路工程抗震设计规范>均没有考虑地震作用下简支梁桥发生的碰撞问题,通过对一座两跨16 m简支梁桥的分析可以知道,在简支梁桥一般所采用的梁间距下,有可能发生梁间的碰撞作用,碰撞作用会改变原有桥梁的受力形式,加大了其破坏程度.针对梁间距、地震波、地基土的变形等影响梁碰撞的不同因素做了分析讨论.结果表明梁间距较小时产生的碰撞响应也较小,足够大的梁间距使相邻梁不发生碰撞作用,输入不同地震波,考虑地基的转动变形都会对碰撞产生不同的影响.     

近断层斜拉桥弹塑性索与阻尼器组合横向减震

研究了近断层地震条件下,使用弹塑性减震索和黏滞阻尼器组合体系进行横向减震的斜拉桥的地震响应和减震规律.采用等效脉冲模型对实际近断层地震进行最小二乘拟合.人工合成Ⅱ类场地下的模拟近断层地震波3组,以永宁黄河大桥为工程背景,对人工近断层地震输入进行非线性时程分析,得到在不同脉冲周期的近断层地震作用下,减震措施设计参数对于塔梁相对位移等响应的影响.结果表明,拟合近断层地震下结构响应与实际地震相差较小,可以满足工程计算需求;近断层地震易造成大位移响应,弹塑性索参数设计时应使结构周期避开脉冲周期;容许减震索进入塑性与保持弹性相比,塔梁相对位移并不会明显增加,甚至在一些情况下会减小.     

连续斜交梁桥地震下碰撞效应分析

从连续斜交梁桥震后普遍的落梁震害和平面旋转现象出发,提出一种带碰撞单元并考虑竖向、水平及扭转刚度的单梁简化模型.以一座3m×30m连续斜交梁桥为工程背景,通过动力特性分析和地震下考虑碰撞效应的非线性时程分析,将简化模型的计算结果与精细化板单元有限元模型的结果进行对比.研究结果表明:该简化模型不仅能较准确地计算结构的动力特性,还能较准确计算斜交梁桥在碰撞下的非线性位移,反应碰撞后桥面的平面旋转现象;碰撞刚度在一定范围内对非线性位移不敏感,可采用主梁轴向刚度为碰撞刚度,但梁端截面最外缘的碰撞单元对非线性位移较敏感,需保证在梁端截面最外缘处设置碰撞单元.     

近场地震作用下隔震支座的破坏形式及防护

建立了考虑支座竖向变形以及上部结构转动时隔震结构的运动方程,研究了近场地震作用下结构高宽比和隔震结构周期对支座破坏形式的影响;提出了利用支座软碰撞和软提离防护支座在强烈近场地震作用下发生破坏的措施;对不同类型的橡胶缓冲挡块的力学性能进行了试验研究,并利用有限元软件对其进行了理论计算,给出了橡胶缓冲挡块的荷载一位移关系表达式;对具有软提离功能的支座,根据所需提离量的大小,设计了支座的具体构造．以某高层隔震结构的8度地震响应分析为例,验证了当支座具有软碰撞和软提离功能时,虽然支座的竖向位移有很多的增加,但支座所受的竖向拉压应力以及底层柱的剪力均有很大的减小．