桥墩高度和高差对双幅桥动力特性及地震响应的影响

阐明了不等高双幅桥的动力特性、地震响应与桥墩高度、高差的相互关系.以一工程项目为背景,通过修改桥墩高度、高差,研究两者对结构动力特性、地震响应的影响,分析桥墩高度、高差与动力特性、地震响应的相互关系.分析结果表明,结构频率与桥墩高度、高差呈负相关关系;地震响应随桥墩高度的增大而增大,桥墩高差对其不造成影响.     

高速铁路桥梁圆端形墩地震反应数值分析

以高速铁路简支桥梁圆端型实体墩为工程背景,建立了2种有限元模型计算桥墩的弹塑性地震反应,一种是包括桥墩的杆系单元全桥体系模型,可以考虑列车荷载的影响;另一种是单墩实体模型,用以分析桥墩的地震响应;基于2种有限元模型和弯矩-曲率关系程序,分别计算了不同车速、墩高、地震作用组合和有车/无车等工况下桥墩的弹塑性地震响应.计算结果表明,随着地震强度的增加,桥墩的地震响应呈上升趋势,车速、墩高的增加对桥墩地震响应的影响不呈线性增长关系,地震频谱特性对桥墩地震反应影响较大;罕遇地震作用下墩底进入弹塑性状态,给出了适合低配筋率桥墩塑性铰区箍筋加密长度简化计算公式.     

地震表面波引起高桥墩的动力屈曲分析

考虑大变形的影响,建立高桥墩在地震表面Rayleigh波引起的地基椭圆运动时的非线性动力学基本方程式.通过位移形函数假设,采用伽辽金积分方法得到了时间变率的动力学控制方程.对时间变率的非线性微分方程进行数值求解,给出了同一地震波不同强度下高桥墩的位移响应曲线以及从产生横向振动到失稳的全过程,得到了地震波冲击时高桥墩失稳的临界地震加速度和失稳时刻.通过数值算例比较了地震波幅值、高桥墩柔度以及桥面质量大小对位移幅值响应曲线、临界地震加速度和失稳时刻的影响.     

在连续梁桥中内填混凝土偏心圆形钢桥墩抗震性能

目的讨论桥墩顶部时程位移、桥墩底部反力-桥墩顶部位移滞回曲线、桥墩根部应力分布及变形状态等分析结果,考察上部结构偏心作用对桥墩地震响应的影响以及内填混凝土钢桥墩的抗震性能效果,探明内填混凝土圆形钢桥墩以及空钢管桥墩在整体结构中的抗震性能.方法采用有限元分析软件ABAQUS,建立三维空间有限元模型,在顺桥向、横桥向分别输入罕遇地震动,进行非线性动力时程分析.结果在顺桥向地震动激励时,上部结构偏心作用对连续梁桥桥墩的动力响应影响较小;在横桥向地震动激励时,随着上部结构偏心率的增加,桥墩最大响应位移也增加,偏心率对桥墩的地震响应影响较大;无论顺桥向和横桥向地震作用,空钢管桥墩均发生了屈服,桥墩根部出现应力集中现象,局部失稳变形过大,丧失承载能力;部分填充混凝土钢桥墩也进入了弹塑性阶段,内填混凝土抑制了钢管局部失稳变形发展.结论钢桥墩填充混凝土后提高了承载能力,减小了最大响应位移,有效地提高了桥梁的抗震能力.     

地震动水压力对深水桥墩的影响

在Morison方程的基础上,用附加质量考虑水的影响,采用有限元方法来分析深水桥墩的地震响应.通过对实例的分析,认为地震动水压力对深水桥墩的影响是显著的,动水压力的作用使桥墩的地震响应最大值增大了近50%,并得出了影响动水压力的主要因素.同时与我国现行抗震规范的计算结果进行了比较分析,认为在抗震设计中是否考虑地震动水压力对桥墩的影响采用相对水深来决定更为合理.     

深水桩墩结构振动台试验及地震响应预测分析

动力模型试验是研究桥梁结构抗震设计理论的重要方法,而神经网络技术对非线性系统具有很好的辨识和预测功能.为了分析地震动作用下动水压力对结构的影响及探索神经网络应用于地震响应预测分析的可能性,进行了水下桩墩结构振动台模型试验及其仿真预测,衡量了水下桩墩结构的地震响应和动力特性.首先,介绍了相似律的选取、模型制作、试验现象及试验结果分析;然后,基于神经网络的预测功能,对模型试件的地震响应进行预测,并与试验结果对比研究;最后,分析试验结果及预测误差.试验结果表明:结构周围水体的存在改变了结构的地震响应及动力特性;训练有素的神经网络模型可以作为一个有用的工具,用于结构的地震响应预测.     

双曲面摩擦摆支座参数对桥梁地震响应的影响

为研究粤东高烈度地区高速公路典型桥梁工程双曲面摩擦摆支座栓钉剪断后的桥梁地震响应特性,选取潮安韩江特大桥主桥为研究对象,采用有限元软件ANSYS建立全桥模型,并基于非线性时程分析法研究了固定支座参数对桥梁结构地震响应的影响.研究表明:栓钉对摩擦摆支座滞回曲线有显著的影响;摩擦摆支座摩擦系数、屈服位移对9#和15#桥墩地震响应影响较小,对固定墩地震响应影响较大,摩擦摆支座曲率半径对主桥所有桥墩地震响应均有较大的影响.建议摩擦摆支座设计时增大摩擦系数和屈服位移而适当减小曲率半径,以减小桥梁结构的地震响应.     

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。     

隔震桥梁地震响应非线性分析

使用铅芯橡胶支座（LRB）作为隔震设备，分析了一个典型3跨连续梁桥在4种地震作用下的系统响应。采用Bouc-Wen模型模拟LRB的力一变形非线性行为，使用有限单元方法建立系统刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵，使用龙格库塔法求解非线性方程。研究的重要参数包括桥墩的刚度、支座的屈服强度及屈服后周期，评价的主要依据是主梁振动加速度、桥墩支座位移、桥台支座位移及桥墩底部剪力和弯矩。结果表明：桥墩刚度对地震响应的隔震效果有很大的影响，随着桥墩刚度的减小，隔震效果降低，而LRB对桥墩刚度较大的桥梁有很好的隔震效果；LRB的屈服强度和屈服后周期均对隔震效果有一定的影响，不同的地震激励对系统的影响不同，对某种地震激励，存在一个最优的LRB屈服强度。     

近、远场强震下深水桥墩的非线性动力响应特性

以深水桥梁的两座桥墩为研究对象,考虑混凝土的非线性力学行为,以可有效计入墩-水流固耦合效应的势流体完全数值法为基础建立势流体模型,并引入动水压力简化算法建立附加质量模型.讨论了墩周水域范围及势流体单元尺寸的合理取值,验证了简化算法在深水桥墩非线性动力分析中的有效性.对比讨论了弹性模型、非线性模型动力响应的差别,对比了近、远场地震下深水桥墩非线性动力响应的差异及分布特征.研究结果表明:当地震动峰值加速度(P_(PGA))较小时,桥墩非线性模型与弹性模型的动力响应相一致;随P_(PGA)的增大,非线性模型的墩底弯矩、剪力均小于弹性模型,说明强震下桥墩会进入开裂甚至弹塑性状态,其力学行为与弹性模型差别明显,应该考虑其在强震下潜在的非线性动力行为.近场地震下,深水桥墩的动力响应明显高于远场,墩底弯矩均值分别比远场地震下大80.4%和34.4%,剪力均值分别大23.7%和28.9%,表明近场地震下桥墩会进入更强的非线性状态,对近断层区深水桥梁的抗震设计提出了更高的要求.     

斜交墩截面刚度与弯曲正应力

斜交墩与正交墩受力的不同主要体现在截面刚度与弯曲正应力,通过理论分析得出斜交墩顺桥向截面刚度相对于正交墩增大,并推导了采用主惯性矩、斜交角和主轴坐标系坐标表示的斜交墩弯曲正应力公式,得到了在顺桥向弯矩作用下斜交墩截面中性轴的位置与斜交角的关系。通过对某实桥的斜交墩进行截面惯性矩计算,建立有限元模型计算弯曲正应力,对研究结论进行了验证。研究结果表明：主轴坐标系任意坐标点的弯曲正应力随着斜交角度变化而变化,且存在极值,该点应力极值对应的斜交角度仅与该点的主轴坐标系纵横坐标比值有关;矩形斜交墩（包括空心墩）顶点处最大弯曲正应力存在最不利的斜交角,并分别得到了矩形实心墩与空心墩角度的解析表达式。     

限位装置对桩基础高墩摇摆反应的影响

基础摇摆隔震会显著增大高墩顶的位移,摇摆隔震装置中设抗拉钢筋或钢铰线可以减少墩顶位移。提出了限位装置的模拟方法,完善了桩基础高墩摇摆隔震的分析模型。基于某铁路高墩桥梁,输入3条强震记录,采用非线性时程分析方法进行了限位装置的影响分析。讨论了限位装置初始间隙及屈服力的变化对墩顶位移与墩底弯矩的影响规律。结果表明,限位装置减小墩顶位移的同时会增大墩底弯矩,墩顶位移受限位装置初始间隙的影响较大,墩底弯矩受限位装置初始间隙的影响较小,桩基础高墩的摇摆反应受限位装置屈服力的影响较大。     

越过连续矩形坎的急流自由水面

本文通过系统的物理模型试验,并结合理论分析的方法,研究了越过连续矩形坎的水面流态及坎前自由水面特性。通过动量方程推导了坎前水跃漩滚流态与急流飞溅而过流态时上游控制断面临界佛氏数的理论公式;证明当水流飞溅而过流态时,上游控制断面佛氏数F_(r0)在2.59～6.99范围内,坎前自由水面与佛氏数F_(r0)无关,是相对坎高的单一函数。得到了坎前自由水面受坎高的影响范围及在此范围内无因次水深与相对坎高的变化规律;探讨了用保角变换法求解坎前自由水面抛射角的半经验、半理论公式。最后,探讨了坎前自由水面的一种计算方法。     

带有抗震连梁新型剪力墙极限承载力分析

带有抗震连粱的新型铜筋混凝土剪力墙具有良好的抗震性能。在试验研究的基础上，通过对偏拉墙肢、偏压墙肢和剪力墙整体结构的受力分析，建立了这类新型剪力墙结构极限承载力的计算公式。算例计算证实了公式的正确性。     

新型装配式桥墩墩底连接性能分析

为了研究连接组件对装配式桥墩墩-底连接性能的影响,在已有灌浆套筒连接承台与墩柱桥墩的基础上,提出了三种新型桥墩墩底连接方式:直槽连接桥墩模型、斜槽连接桥墩模型、圆弧槽连接桥墩模型。建立了三种不同连接方式的数值模型,并且采用低周往复荷载的方法对这三种模型进行了数值模拟并进行了对比分析,对结构的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、强度退化、耗能能力进行比较,结果表明:这三种连接方式均具有良好的强度、刚度和耗能能力,相较于直槽桥墩模型,斜槽和圆弧槽桥墩模型的屈服位移分别降低了49.8%和53.69%。屈服荷载分别降低了17.4%、19.9%,极限荷载分别降低了19.6%、18.7%,耗能能力分别降低了46.1%、42.1%,最大残余位移分别增大了12.2%、30.1%。由此可见直槽连接桥墩有更好的力学性能,其耗能能力更好,因此可以得出直槽连接桥墩模型在正常使用和抗震承载方面性能最佳,可以很好地适用于装配式桥墩中去。     

锚墩框格梁预应力锚索体系受力分析

锚墩框格梁预应力锚索体系的分析涉及土、框格梁和锚墩的相互作用，故受力机理复杂，在将锚墩框格梁预应办锚索体系离散成横向长梁、纵向长梁和锚墩的基础上，提出了锚墩框格梁预应力锚索体系分析模型，与已有模型相比，该模型数学表达式考虑了土、锚墩与框格梁之间的相互作用，还根据框格梁受力特征，提出了锚墩的合理间距范围，实例分析中计算所得的内力分配与现场测量的结果吻合良好。     

砌体模型隔震试验研究

针对农村民居低矮房屋抗震能力普遍不足的现状,提出一种新型、经济、简单、可靠的隔震技术:钢筋-沥青复合隔震墩技术.根据相关理论设计了相应的隔震墩试件,进行了砌体模型房屋隔震试验研究.结果表明,在加速度峰值0.3g以下时,隔震墩钢筋处于弹性工作状态,震后能自动复位.隔震墩加速度折减系数在0.14～0.67之间,具有很好的减震效果,并且对高频波形的过滤作用尤为明显.设置隔震墩后上部结构的抗震构造要求可相应降低,将节省的资金用于隔震体系的建设,基本不增加房屋整体造价。     

某受损桥墩受力行为仿真分析

以某因撞击受损桥墩为例,建立实体及杆系有限元仿真模型,采用静力分析及有限元建模相结合的方法对桥墩受损后的力学行为进行了分析。研究结果表明:桥墩被撞击时,最大压应力出现在撞击点,最大拉应力出现在桥墩撞击点高程的2侧圆弧面及撞击点内部;受损桥墩裂缝较大处箍筋屈服的概率大;成桥状态验算时,桥墩撞击面壁厚损伤75%工况下的应力及位移的验算结果接近或基本达到规范相应限值,而桥墩撞击面壁厚损伤100%工况下的验算结果不能满足规范相应限值要求;随着桥墩损伤程度的增加,桥墩的稳定系数逐渐降低。     

一种浮式栈桥单元在波浪中拖航的 水动力响应特性分析

为保证浮式栈桥拖航过程的安全性，研究了浮式栈桥单元在拖航状态下的水动力响应。通过频域内对浮式栈桥单元在波浪中拖航时幅值响应算子（RAO）的计算，对比了不同航速对浮式栈桥单元水动力响应特性的影响；通过时域内浮式栈桥单元的运动响应计算，为其安全拖航航速的确定提供了依据，为进一步研究该浮式栈桥系统在不同海洋环境下的适应性提供了技术支撑。     

船队撞击桥墩时能量折减系数Ng的探讨

对船队撞击大桥桥墩能量计算中的能量折减系数Ｎｇ进行了定量分析，提出了Ｎｇ的计算方法和公式，分析了Ｎｇ与其他参数的关系，说明了以前估算中存在相当大的误差，解决了大桥桥墩防撞领域的一个关键性问题——能量定量计算问题，并附有实例