基于有限元的大跨度斜拉桥地震反应分析

文章对大跨度斜拉桥的动力特性及其地震反应问题进行了讨论,利用有限元程序研究了其动力特性.基于地震反应时程分析法,选取El-Centro波进行了地震反应分析.大跨度斜拉桥各地面支承距离较大,一致激励地震输入模式并不符合实际情况,应当考虑地震波有限波速传播所引起的行波效应,最后得出一些对工程设计有益的结论.     

大跨度斜拉桥非一致激励地震反应分析研究进展

介绍了国内外大跨度斜拉桥非一致激励地震反应分析的研究进展情况,并对各种抗震分析方法作了简单评述。     

大跨度斜拉桥地震反应MR阻尼器半主动控制

应用新研制的MRF-04K型磁流变阻尼器对大跨度斜拉桥的地震反应实施半主动控制．建立了多点不同步地震激励下大跨度斜拉桥MR阻尼器控制的运动方程，采用子空间模态分析法建立了适合大跨度斜拉桥地震反应控制分析的瞬时最优控制算法，数值仿真结果表明，不同地震波激励下斜拉桥的反应幅值相差很大，且在天津波激励下的反应幅值最大，说明大跨度斜拉桥的地震反应对地震波的频谱特性十分敏感；当受El—Centro波激励时，主跨跨中顺桥向位移幅值降低57．0％，塔顶顺桥向位移幅值降低67．5％，主跨跨中竖向位移增大28．3％；行波效应对斜拉桥地震反应的控制效果影响明显，其中主跨跨中和塔顶顺桥向位移响应更加减小，而主跨跨中竖向位移会有所增加．     

武汉军山长江大桥非线性地震反应时程分析

以武汉军山长江大桥为例,分析了斜拉桥的动力特性以及在一致激励和非一致激励下的非线性地震反应,并进行了减、隔震研究.结果表明:1)该桥基本周期很长,约为8.881s,其第一振型为纵飘振型.2)几何非线性对其地震反应影响明显.3)同时考虑三个方向的地震波作用时,非一致激励对主梁和塔抗震设计不利.4)将普通支座更换为铅芯橡胶支座、粘弹性阻尼器,或两种减震装置同时使用时,减震效果明显.从减震效果比较,可以优先采用高阻尼铅芯橡胶支座+粘弹性阻尼器的做法.     

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.     

多点激励下大跨刚构桥的地震响应分析

该文基于多点地震动输入下的结构的动力反应方程,采用有限单元法分析了某大跨度刚构桥在多点激励下地震反应.分析中考虑了一致激励、不同波速下的多点激励等地震激励方式.计算结果表明,刚构桥对多点激励较为敏感,波速增加时内力及位移幅值趋近于一致激励的值.     

斜拉桥多点激励下的地震反应分析

讨论了斜拉桥的动力分析问题.首先,介绍了斜拉桥多点激励的理论知识,然后,运用时程分析方法对某斜拉桥进行了一致激励和多点激励情况的计算分析,得到了桥梁的强迫反应中最显著的模记和地震过程中桥梁中预计出现最大力的位置.     

多点激励下大跨度桥梁的地震反应

大跨度桥梁跨越尺度较大,其墩柱基础所处地质条件存在差异,不同墩柱间的地震动输入存在时间差,因此在进行地震反应分析时需考虑多点激励效应．文中基于大质量法的计算原理,在通用有限元程序Strand7平台上实现了多点激励下大跨度桥梁的地震反应分析．在此基础上分别考察了一座主跨428m的三跨连续中承式钢拱桥在一致激励、行波激励和多点激励下的地震反应规律．结果表明,行波激励和多点激励对大跨度拱桥的地震反应有较大影响,应予以考虑．     

多维多点激励下大跨度连体高层结构地震响应分析

对大跨度连体高层结构进行多维多点地震响应分析.首先建立大跨度连体高层结构多维多点地震动激励下的地震响应分析方法,研究多维地震分量及行波效应对结构地震响应的影响程度.进而数值仿真分析了一跨度为105 m的拟建连体高层结构在单维和多维地震动、一致及不同视波速的行波激励下的地震响应,并根据结构动力特性重点研究了大跨度高空连廊...     

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.     

大跨度斜拉桥地震易损性分析

摒弃传统易损性分析假定，采用增量动力分析方法，提出改进损伤指标参数，对脉冲地震波和非脉冲地震波进行对比，定量分析桥梁结构损伤程度.首先，建立大跨度斜拉桥精细化有限元模型，使用增量动力分析方法，进行大跨度桥梁2 100次非线性时程分析；然后，以斜拉桥桥墩墩底、主塔塔底和支座系统为研究对象，选取合适的损伤指标建立各构件在不同损伤状态下的限值；最后，根据桥梁构件在各级地震作用下的损伤概率，为桥梁抗震提供参考意见.     

大跨度斜拉桥纵桥向阻尼器减震措施研究

以某座大跨度斜拉桥为研究背景,采用非线性时程分析方法,对在主塔与主梁之间设置纵向阻尼器的减震措施进行研究,分析不同阻尼器参数对结构地震响应的影响规律,确定了一组较合适的阻尼器参数.研究结果表明:设置纵向阻尼器可有效减小大跨度斜拉桥的地震响应,阻尼器参数的选择需综合考虑结构主要构件的内力与位移地震响应变化规律,根据优化目标,进行参数优化分析,以达到理想的减震效果.     

大跨度斜拉桥的抗震概念设计

基于斜拉桥的基本动态性能的分析 ,结合地震位移反应谱和加速度反应谱 ,并利用飘浮体系简化分析模型 ,从结构体系的设计中 ,提出了斜拉桥的抗震概念设计方法 .考虑通过改善桥塔结构形式 ,有效地控制桥塔和桥墩承担的地震力和上部结构的地震位移 .并通过对某桥梁工程进行抗震分析 ,提出了立体桥塔的抗震设计方案 ,并验证了改进方案可以在很大程度上提高超大跨度斜拉桥的抗震性能     

大跨度斜拉桥在多点随机地震激励作用下的响应分析

以南京第二长江大桥南汊桥为例,采用随机振动分析方法研究了地震动的空间变化特性,包括行波效应、部分相干效应以及局部场地效应对大跨度斜拉桥地震响应的影响.研究结果表明:与一致地震激励相比,地震动的空间变化特性可以使斜拉桥的地震响应改变30%;同时考虑行波效应、部分相干效应时的地震响应接近于仅考虑行波效应时的地震响应;行波效应对斜拉桥地震响应的影响明显大于部分相干效应的影响;在加速度均方根相同的随机地震作用下,斜拉桥在软场地条件下的地震响应明显大于在硬场地条件下的响应,中等场地条件下的地震响应介于两者之间.     

辅助墩对大跨斜拉桥在地震作用下的影响——以禹门口黄河公路大跨斜拉桥为例

斜拉桥属于高次超静定柔性结构,辅助墩的设置会改变其结构的受力和变形,对塔顶位移、塔根弯矩、主梁挠度和弯矩等均有一定的影响.为了研究辅助墩的设置数量对大跨度斜拉桥地震响应的具体影响规律,依托陕西禹门口黄河公路大桥工程,采用数值分析的方法,用有限元分析软件CSiBridge对该斜拉桥建立3种方案的有限元模型,即无辅助墩方案、一个辅助墩方案、两个辅助墩方案.在3种方案下利用动力反应谱分析法和时程分析法进行地震作用下的主塔及主梁关键截面内力及线形分析,得到在不同方案下的变化特点.综合两种方法分析结果,辅助墩的设置会增加该类桥型的塔底和主梁弯矩,但对主梁位移有所改善,可见辅助墩的设置对该类型桥梁地震响应的影响有利有弊.     

行波效应对弱对称双塔斜拉桥地震响应的影响

文中推导了大跨度桥梁考虑行波效应影响的分析模型以及求解方法,介绍了大型有限元程序中实现行波效应的方法：大质量法与相对位移运动法。以某一实际公路大跨度斜拉桥为工程实例,分析了在不同波速及不同地震波输入方向的行波效应对斜拉桥主塔地震响应的影响。结果表明,当斜拉桥纵向对称性不强时,不同地震波输入方向的行波效应产生的桥梁结构响应并不相同。当进行纵向非对称桥梁行波效应分析时,应考虑不同地震波输入方向对桥梁结构响应的影响。     

大跨双层斜拉桥地震响应控制

以目前跨度最大的双层公路斜拉桥——闵浦大桥为例,基于Abaqus平台建立非线性动力分析模型,研究了非线性粘滞阻尼器、弹性/非弹性连接对该桥地震响应的减震控制效果.多组非线性时程分析研究表明:塔梁间的非线性粘滞阻尼器增大了下塔柱纵桥向弯矩和剪力,对上塔柱影响较小;阻尼指数一定的情况下,塔底纵桥向剪力和弯矩随阻尼系数的增加而增大.由于大跨斜拉桥的振动模态具有密集、低周期的特点,因而其地震响应受地震输入的影响较大;塔梁间增加弹性/非弹性连接会影响桥梁的纵漂振型,进而影响结构的地震响应,因此塔梁间增加弹性/非弹性连接的减震效果取决于输入地震特性以及塔梁间增加弹性/非弹性连接后的动力特性.文中提出采用非弹性连接参数的联合分布以分析其对地震响应的影响,非弹性的初始刚度和屈服位移联合作用对主梁地震响应的影响较为复杂,文中研究表明,其屈服位移对桥梁地震响应的影响较为明显.     

大跨度斜拉桥在车辆动力加载作用下的振动响应计算与监测

大跨度斜拉桥形式多样，结构轻柔，动力响应明显。为研究车辆动力加载作用对大跨斜拉桥的影响，基于健康监测系统长期监测数据建立车辆-桥梁动力相互作用分析模型，并编写相应计算程序。以福州市青洲大桥为工程背景，对随机车流进行模拟，考虑不同车辆类型及随机车流动态加载作用，建立车辆-桥梁动力平衡微分方程，验证车桥耦合振动模型，计算不同工况下由车辆载重、车距、车速等汽车荷载引起的桥梁振动响应。研究结果表明：车辆载重是影响桥梁位移变化的重要因素；控制行车间距有利于控制桥梁位移；行驶车速的提升和车辆数量的增加会在一定程度上引起主梁振动响应的加剧。研究成果可为大跨度斜拉桥的结构设计以及安全运营提供参考。     

单层柱面网壳在多点输入下的地震反应

采用可考虑行波效应和部分相干效应的人工合成多点地震动，同时考虑网壳结构的材料非线性和几何非线性，对柱壳在多点输入下的地震反应进行计算，并与一致输入下的地震反应进行对比，考察二者之间的差异；深入分析了大跨度单层柱面网壳结构在多点输入下的地震反应规律，得出一些有益于工程实际的重要结论．     

大跨度拱桥模态降阶控制中的控制模态选择

在模态分析的基础上对大跨度拱桥进行模型降阶,以用于拱桥的减震控制设计。对大跨度拱桥模型降阶控制中控制模态的选择方法进行改进,提出按最大模态位移方法确定控制模态。该方法考虑外部激励的影响,克服了振型贡献率只考虑结构动力特性选取控制模态的缺点。以西藏尼木大桥作为算例,通过频域分析和时域分析来验证降阶模型的有效性。数值分析结果表明,对于要考虑多点地震激励的大跨度拱桥结构,采用最大模态位移的方法选择的控制模态更合理,从而得到的降阶系统也更符合原模型的性能。