行波效应对大跨度空间网格结构地震响应的影响

建立了一系列的标准正方形平板网格模型,分别采用时程分析法和随机振动虚拟激励法分析了不同跨度的网格模型在不同视波速的行波激励下的地震响应,并与一致激励下的地震响应进行了对比．结果表明,行波效应对网格结构杆件应力的影响随行波视波速的减小而增大,且对不同位置杆件的应力值的影响有所不同;当行波视波速小于500m／s时,行波效应对跨度大于60 m的网格结构控制杆件内力的影响程度大于lO％;当行波视波速一定时,行波效应对杆件控制内力的影响随网格结构跨度的增大而增大,不同地震激励下的行波效应差别很大．可见,行波效应对大跨度空间网格结构地震响应的影响显著;在空间网格结构抗震设计中,当结构跨度大于60 m、行波视波速小于500 m／s时,必须考虑行波效应对网格结构控制杆件内力的影响．     

高墩大跨曲线连续刚构桥地震响应研究

目的研究桩土相互作用和行波效应对高墩大跨曲线连续刚构桥地震响应的影响.方法采用有限元程序,建立跨度为(70+3×127+70) m的曲线刚构桥有限元模型,采用动态时程分析方法,分析了桩土相互作用和行波效应在不同参数取值下的桥梁结构地震响应.结果纵桥向激励下,考虑桩土相互作用比不考虑桩土相互作用桥梁各桥墩控制截面内力增大30%～40%;横桥向激励下,考虑桩土相互作用比不考虑桩土相互作用桥梁各桥墩控制截面内力减小17%～25%.考虑桩土相互作用,将显著增大墩顶和墩底截面纵桥向内力,减小横桥向墩顶和墩底内力;考虑地震波传播速度引起的行波效应,使得桥墩内力在不同桥墩之间呈现更加不均匀分布状态,增大部分桥墩破坏的危险;由于地震波入射角度不同而引起的行波效应时,入射角度为0°时各个桥墩内力和位移响应略大于10°和-10°两个入射角度的激励结果.结论地震波入射角度引起的行波效应时对该类桥型地震响应影响较小.桩土相互作用对该类桥型的动力特性有一定的影响.随着桩土弹性连接土介质参数的增大,结构体系的自振频率也随之增大,但结构的低阶振型基本未变.     

行波效应对管线悬索桥的地震动力反应的影响

针对某油气管线悬索跨越工程,选用两条频谱特性不同的地震波,采用时程分析法研究行波效应和地震一致激励作用对管线悬索桥结构关键部位内力及位移的影响.研究结果表明:考虑行波效应后不同视波速下索塔内力、位移的峰值变化显著,其峰值均在波速1 000 m/s左右时出现,主梁竖向位移包络值随视波速增大而减小并且其位移包络图"反弯点"增多;索塔内力和位移在波速大于一定水平时趋近于一致激励,在加速度峰值相同但频谱特性不同的地震波激励下桥梁结构地震反应存在显著差异.     

大跨度钢结构的地震波行波效应

研究地震波的行波效应对大跨度双跨钢结构的影响,可以从理论上解决实际工程问题。根据大质量法原理,建立考虑行波效应的大跨度结构分析模型以及解析方程。结合大跨度钢结构厂房工程实际,对其进行考虑行波效应的多点激励分析,并与传统一致激励下结构的地震响应进行对比。结果表明:两种地震波输入方式所得钢结构厂房梁柱节点加速度响应曲线一致;在考虑行波效应的多点激励方式作用下,厂房钢结构梁柱节点位移、速度以及加速度响应均有不同程度的增大,且随着地震波传播速度的减小而增大。在大跨度结构的抗震分析中,为得到更精确的结果,应当考虑行波效应对结构的影响。     

考虑上下协同工作大跨度储煤结构的抗震性能

为了研究多维地震作用下大跨度储煤结构的振动特性,通过对考虑上下部协同工作的双层网壳结构进行了多维地震响应分析,对比分析双层网壳结构在单维地震与多维地震动作用下的动力响应的差别,分析结果表明:采用一致地震激励的方法进行大跨度网壳结构的动力分析是不够完善的,在进行前期工程设计时,大跨度空间结构其上下协同工作的特性不容忽视,在多维一致地震作用下,整体结构的各杆件内力响应整体大于网壳结构,下部支承结构附近的节点位移和杆件内力变化较大;多点地震激励下的整体结构的杆件内力响应整体小于一致激励,当视波速取值较大时,杆件内力与一致激励较接近.可为今后类似大跨度空间结构工程参考和借鉴.     

桩土效应对高铁桥梁地震反应的影响分析

高速铁路桥梁的刚度远大于普通桥梁,当强烈地震发生时,桥梁的地震反应尤其是桥梁梁端的碰撞反应值得关注.另一方面,对于深厚软土地区,土与结构之间的相互作用不能被忽略.文章对比考虑与不考虑桩土相互作用效应,分析高铁桥梁在地震激励下的反应.分析结果表明:考虑桩土相互作用效应会使桥梁结构的自振周期延长、墩顶位移和加速度反应增大,但伸缩缝处的碰撞反应却减小.     

多维多点激励下老山自行车馆屋盖结构的地震反应分析

采用有限元动力时程法，分析了老山自行车馆在多遏地震及罕遏地震下的反应，考虑了地震运动的多维性，并研究了地震行波效应对结构的影响，将静力等效方法应用于大跨度结构抗震设计中，把复杂的地震作用转化为结构静力荷载，为大跨度空间结构考虑行波效应时的抗震概念设计提供简单易行的方法．结果表明：地震行波对网壳边缘处的杆件影响不大，对网壳中部杆件内力影响较大，且波速越小中部杆件内力越大；行波效应对大跨度空间结构影响显著，设计时应予考虑；在类似结构初步设计中，罕遇地震静力等效系数可取2．0，多遇地震静力等效系数可取1．27．     

大跨度空间网格结构多维多点随机地震反应分析

对大跨度空间网格结构进行三向正交地震动的多点激励下的随机地震反应分析．建立了多维多点随 机地震动激励下的地震反应分析方法,并依据建筑抗震设计规范确定了平稳随机地震动功率谱密度的模型 参数．数值仿真分析了某柱距80 m的大跨度平板网架分别在一维地震动或三维地震动的一致激励、行波激 励和考虑部分相干效应的随机激励下的地震反应．结果表明:考虑地震动的空间效应后,关键杆件的内力 增幅可达30％;多维地震作用比单维地震作用下结构杆件的内力大．由此得出结论,对于大跨度空间网格 结构的地震反应分析,必须考虑多维地震动的多点激励．     

行波效应下系梁设置对薄壁刚构桥地震响应影响

采用大型结构分析程序MIDAS/CIVIL建立某薄壁刚构桥模型,基于桥梁上部结构自重等荷载引起的桥墩内力、墩顶位移等为考虑因素,通过在不同视波速条件下,改变横系梁的道数、尺寸、连接方式,对地震作用下连续刚构桥的地震反应的行波效应进行了时程分析的数值模拟.结果表明:横系梁的设置会很明显的改变桥墩的受力情况,视波速越小结构延迟效果越明显,随着波速的增大结构位移、内力是先减小后增大然后趋于平缓.当在桥墩高度的1/2刚接一根尺寸为桥墩的0.55倍横系梁时,会提高结构的整体性能.     

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.     

自锚式悬索桥地震响应及减震控制分析

以长沙三汊矶湘江大桥为研究对象,对自锚式悬索桥的动力特性、地震响应及粘滞阻尼器的减震效果进行分析.基于结构非一致激励地震动方程,建立空间非线性有限元模型,探讨一致输入、行波输入下结构的地震响应.分别以主梁纵向位移、塔底内力为控制目标,研究粘滞阻尼器参数变化对结构减震效果的影响.计算结果表明:地震作用下塔底顺桥向弯矩达117.492 MN·m,对自锚式悬索桥的设计起控制作用;行波效应使得主梁跨中横向位移增大90%,横向弯矩减小60%;结构纵向位移及塔底内力在考虑行波效应后减小10%左右,安装参数合理的阻尼器使主梁纵向位移减小83%,塔底纵向弯矩减小62%,达到良好的减震效果.     

多点激励下大跨度网架结构的地震反应分析

为了研究地震行波效应对大跨度结构的影响,采用时程分析方法对大跨度网架结构进行了多点地震输入下的反应分析,并与一致地震输入结果进行比较,得出了地震行波效应对结构的影响。结果表明:随着视波速的减小,行波效应对结构的影响增大,上部网架超载杆件百分比与行波效应影响系数大于1.2及1.6的网架杆件百分比均增加;行波效应对下部支承柱的影响依据柱子空间位置、内力类型、视波速大小、地震波水平分量输入方向不同而不同。因此,在大跨度网架结构设计中应注意多点地震作用对支座附近杆件的影响,在对支承柱进行多遇地震下的抗震计算时建议对下部边跨各柱弯矩放大1.2倍,跨中各柱弯矩放大1.4倍,各柱轴力放大1.2倍。     

大跨斜拉桥多维多点地震激励减震控制方法分析

首先利用SIMULINK仿真工具箱建立了大跨度斜拉桥在多维多点地震激励下的半主动减震控制分析模型.然后采用拟合规范反应谱的多点人工地震动时程,研究并比较分析了一致激励以及同时考虑行波效应和部分相干效应等激励工况下,行波波速以及部分相干程度对斜拉桥减震效果的影响规律.数值结果表明:无论是有控还是无拉结构,考虑多点激励后,主粱中踌跨中出现较大竖向位移和轴力,且竖向位移随着行波波速的减小和部分相干程度的减弱呈增大的趋势;行波效应和部分相干效应总体上对减震效果的影响很小;主动和半主动控制算法控制效果接近,优于始终提供最大阻尼力的被动控制算法.     

大跨度钢桁架拱桥的空间地震响应分析

基于多自由度空间体系地震响应分析的基本理论,得到大跨度桥梁的空间地震响应分析方法,并运用线弹性有限元理论将其程序化,分析过程包括桥梁有限元建模、地震动的选择、动力时程分析等。以重庆朝天门长江大桥—三跨中承式连续钢桁架拱桥为例,分别研究大跨度钢桁架拱桥在一致激励和行波效应作用下的地震响应。研究结果表明:对于此类型桥梁的拱肋,在一致激励下,纵向位移最大峰值出现在1/4中跨附近,中跨下拱肋左拱脚处的单元内力峰值最大;竖向地震动和行波效应对结构位移和内力的影响较大。     

三维河谷场地效应对钢管混凝土空间组合桁架连续梁桥地震响应的影响

为揭示三维河谷场地"钢管混凝土空间组合桁架连续梁桥"地震响应规律,以京昆高速公路"干海子特大桥"为工程背景,建立三维河谷场地-多跨连续梁桥动力有限元计算模型;结合黏弹性人工边界及相应的地震动等效输入技术,研究三维河谷场地放大效应对连续梁桥地震响应影响,并和一致激励、二维河谷场地效应进行比较.结果表明:较一致激励,三维河谷场地效应作用下,该类桥梁低墩较高墩对地震动的敏感性增大,且在墩高突变区域最为明显;较一致激励,多点激励下,三维河谷场地效应显著增大了多数桥墩、梁跨的位移和内力,且对墩高突变处低墩、梁跨的放大作用最为明显;较二维河谷场地效应,三维河谷场地效应减小山坡上所有观测值,增大谷底处墩底剪力、墩底弯矩、墩底轴力、墩顶位移,减小谷底处跨中纵向位移、跨中下弦杆和斜腹杆轴力,且在坡顶附近放大效应有所减弱,在谷底较厚低波速沉积层处地震动放大效应更为明显,因此实际处于复杂形状河谷场地结构进行抗震分析宜建立三维模型分析.     

行波效应对预应力混凝土曲线箱梁桥地震反应的影响

行波效应是大跨度结构抗震分析不可忽略的影响因素,但对于目前在城市立交和高架桥建设中应用广泛的多跨预应力混凝土曲线箱梁桥,不考虑地震动行波效应的影响已经不能满足工程抗震的需要。该文针对一座5跨预应力混凝土曲线箱梁桥考虑行波效应时的地震反应,采用有限元分析程序,选取空间梁单元建立动力计算模型,研究此预应力混凝土曲线箱梁桥的动力特性;并选取E1-Centro地震动,考虑3种工况组合进行了多点激励与一致激励下的地震时程反应分析,给出了曲线箱梁和桥墩的内力、位移时程反应。     

SMA金属橡胶阻尼器的减振性能及其在防高墩桥梁地震碰撞中的应用

通过伪静力试验探讨了加载频率和位移幅值对形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)金属橡胶阻尼器中SMA金属橡胶元件的刚度和阻尼特性等力学性能的影响,结果表明,SMA金属橡胶刚度随加载频率和位移幅值的增大而增大,能量耗散系数Ψ基本不受加载频率影响但随位移幅值的增大而减小。通过地震模拟振动台试验探讨了SMA金属橡胶阻尼器的减振效能,然后针对高墩桥梁,在考虑行波效应的地震多点激励作用下,对比分析未设置和设置防碰撞阻尼器的高墩桥梁非线性地震反应,研究其在地震作用下的控制效能,结果表明,防碰撞阻尼器可以有效防止主梁与主梁之间以及主梁与挡块之间的地震碰撞,并限制了桥墩的位移,从而减轻桥墩的地震破损,因此在高墩桥梁碰撞位置(伸缩缝处或接缝处)设置防碰撞阻尼器有助于提高桥梁整体抗震性能,但设置防碰撞阻尼器有可能增加主梁地震破损的可能性以及桥梁支座反应的不确定性。     

行波激励对非对称矮塔斜拉桥抗震性能的影响

为研究非对称结构矮塔斜拉桥的抗震性能,基于实际工程案例,采用Midas Civil软件建立非对称矮塔斜拉桥有限元模型,并根据大质量法理论模拟行波激励,分析地震动的内力与位移响应,结合能量法计算滞回耗能和损伤系数,研究行波效应对近波源桥塔及延性抗震的影响。研究结果表明:非对称矮塔斜拉桥在不同向地震作用下中墩内力响应最为显著;行波效应会削弱边塔底部的抗弯、剪承载能力,不同行波激励均对中塔顶顺桥向位移有较大影响。结合受力规律提出非对称结构在抗震设计时只考虑一致激励将造成中墩安全隐患,且随着桥跨不对称性增大设计时应着重考虑边墩受力。     

曲率半径和激励角度对刚构桥地震响应的影响

目的研究曲率半径和地震动激励角度对高墩大跨连续刚构桥地震响应的影响,确定该类桥型的最不利地震激励方向.方法以某跨度为(70+3×127+70)m的公路连续刚构桥为背景进行分析,采用有限元法建立全桥模型,并考虑桩-土相互作用,探讨曲率半径对结构动力特性的影响;采用反应谱法研究地震作用下桥梁结构的内力和位移响应.结果分析结果表明:曲率半径对该类桥的自振特性有较大影响,随着曲率半径的减少,结构的自振频率和整体刚度逐渐降低;在纵桥向激励时,随着曲率半径的增大,桥墩纵桥向的内力及位移均有增大趋势,在横桥向激励时,随着曲率半径的增大,桥墩横桥向的内力及位移变化规律不明显.结论该类桥梁的最不利地震动激励方向并不是纵桥向和横桥向,其最不利地震动激励角度大致为80°和165°.     

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.