深水高桩基础桥梁地震水动力效应分析

摘要：针对我国深水桥梁建设中广泛采用大型群桩基础的现实情况,为满足深水桥梁抗震分析和抗震设计的需求,进行了深水高桩基础桥梁地震动水力效应的研究。首先将深水高桩基础的承台理想化为一个浸入水中的截断圆柱体,建立了截断圆柱体的地震动水压等效附加质量与等效附加阻尼矩阵的解析计算方法;其次提出了非圆柱体等效为圆柱体的近似处理方法;第三在频域建立了深水高桩基础桥梁考虑动水力效应的地震振动方程,并完成了有限元程序编制;最后对一座跨海峡大桥进行了地震反应计算,结果表明地震动水力效应对深水高桩基础桥梁的地震反应有重要影响,因计算的反应量不同,可能使地震反应增大,也可能使地震反应减小,其影响程度在抗震分析与设计中应当加以考虑。     

桥梁结构非平稳随机抗震分析

基于平稳地震动过程的Kanai-Tajimi功率谱密度函数,建立了一类时-频非平稳地震动过程的演变功率谱模型.结合公路工程抗震规范和非平稳过程模拟的随机函数-谱表示方法,生成了610条桥梁抗震设计所用的地震动概率模型的代表性时程集合,通过代表性时程的均值、标准差及平均反应谱值与目标值的比较验证了本文方法的有效性.在此基础上,结合概率密度演化方法,对范和港跨海斜拉桥随机地震反应与抗震可靠度进行了精细化的分析,为桥梁结构抗震分析提供参考.     

轻轨铁路站桥整体结构的结构设计与抗震分析

结合地处高烈度地震区的天津轻轨工程,对轻轨铁路车站建筑与高架桥梁进行整体设计与抗震分析． 在结构设计中,首次将轻轨铁路的车站建筑与高架桥梁设计成为一个整体框架结构;在抗震分析中,分别 按照不同的规范反应谱法和时程分析法对站桥整体结构进行全面分析．研究结果表明,轻轨铁路站桥整体 结构的结构设计可避免建筑与桥梁之间的地震碰撞;按照规范反应谱法设计的站桥整体结构的抗震安全性 存在不足,设计中必须按照工程建设场地地震危险性评价所给出的地震动参数对站桥整体结构进行时程分 析,才能确保轻轨铁路的抗震安全性．     

基于近期大地震特征的核电站设计谱

为了评价现行核电站抗震设计反应谱的安全性,基于汶川和集集2次大地震基岩场地的强震动记录,通过对地震动主要参数和反应谱的分析,提出了基于规准和双规准伪速度反应谱不同区段特征确定目标地震设计谱的方法,给出了基于2次地震目标谱的距离相关核电设计谱,并与规范谱进行了比较.分析结果表明:大地震地震动具有长持时、长周期性的特点;地...     

基于不同规范的钢结构连续梁桥反应谱法分析

我国现行桥梁抗震规范《公路桥梁抗震设计细则》、《城市桥梁抗震设计规范》中反应谱计算有较大的差异性,故有必要按上述2种规范反应谱法来计算分析桥梁抗震特性的差异性,以提高实际应用的可靠性。文章运用Midas/civil有限元软件建立某钢结构连续梁桥模型,取地震基本烈度为7度、地震动峰值加速度为0.15g地区为例,计算分析了该钢结构连续梁桥在不同规范反应谱法下的抗震受力特性。分析结果表明2种规范下的地震响应存在差异,但该差异与设计加速度反应谱函数的变化相一致。     

地震动拟合与大跨度桥梁抗震综述

地震是危及人民生命财产的突发式自然灾害,每年地震引起的损失都很大．桥梁工程作为生命线工程之一,调查与了解桥梁的震害及其产生的原因是建立正确的抗震设计方法、采取有效抗震措施的科学依据．文中分析了空间相关地震动拟合的研究现状,分析了大跨度桥梁结构随机地震反应分析的研究现状,以及该领域所面临的主要研究课题．     

考虑行波效应大跨度连续梁桥地震响应分析

为解决大跨度桥梁结构的抗震性能问题,以六库怒江大桥为研究背景,采用MIDAS/CIVIL有限元软件,建立三跨混凝土连续梁桥有限元模型,在考虑地震动的行波效应情况下,对大跨度连续梁桥进行地震反应分析,得出相应桥梁结构的地震响应,并对其结果进行对比分析.结果表明:在采用不同的视波速情况下,大跨度桥梁结构的地震响应存在着很大的不同,当地震动的视波速相对越小,结构的响应的延迟现象就越明显,伴随着视波速的增加,延迟效应逐渐好转,桥梁结构的内力和位移随着视波速大致规律是先减小后增大,最后趋于平缓.     

已知地震记录的多点地震动仿真

为寻求大跨度结构分析所需的合理地震动输入,给出了一种基于已知地震记录的多点地震动合成法,该方法使用AR模型估计谱函数,利用多元线性预测对未知输入点地震动进行预测,通过高斯随机抽样来反应地震动的随机因素,并采用分窗叠加的办法反应时变特性.通过比较合成地震动与该处真实地震记录说明了该合成方法具有准确性和合理性,可以为大跨度结构抗震计算提供参考.     

中承式钢管混凝土拱桥的地震响应分析

以福建省某大跨度中承式钢管混凝土拱桥为研究对象,通过建立空间结构有限元分析模型,计算和分析了该中承式大跨度钢管混凝土拱桥的动力特性,并分别运用反应谱法和时程分析法计算了该桥在纵向、横向地震动输入下的地震响应,对其抗震性能进行了分析和评价,并比较不同分析方法下结构地震反应的差异,本文研究将为大跨度中承式钢管混凝土拱桥的抗震设计提供理论依据.     

长持时地震动下RC桥墩地震反应分析

钢筋混凝土(RC)桥墩可能遭受长持时地震动的影响,并引起桥墩严重破坏.为揭示长持时地震动下RC桥墩的地震损伤破坏机理,基于OpenSees平台建立考虑混凝土与钢筋材料累积损伤的RC桥墩抗震数值分析模型.根据谱匹配原则筛选长持时地震动以及与之匹配的短持时地震动记录共计100组,对比分析了地震动持时对RC桥墩地震反应的影响,采用云图法进行了不同持时地震动下桥墩易损性分析.结果表明,剪跨比为6时,长持时地震动下桥墩的最大位移角、残余位移角、曲率延性系数分别是短持时地震动下桥墩反应的1.2～1.3倍、1.6～1.7倍和1.5～1.6倍.剪跨比为4时,桥墩最大位移角、残余位移角、曲率延性系数分别为短持时地震动下桥墩反应的1.6～1.7倍、2.3～2.9倍和2.1～2.6倍.PGA相同时,长持时地震动下桥墩不同损伤状态下的超越概率均大于短持时地震动下的损伤超越概率.长持时地震动将引起桥墩更为显著的损伤,在桥梁抗震性能评价中应该考虑地震动持时这一因素的影响.     

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.     

考虑非线性影响的下承式钢拱桥地震响应

 为研究下承式钢拱桥的非线性地震响应和损伤机理,结合徐州京杭运河大桥工程,采用考虑非线性的计算方法,分析了下承式钢拱桥在强震作用下的地震响应和损伤情况。结果表明,下承式钢拱桥具有良好的抗震性能,在强震作用下损伤程度不明显;在考虑几何非线性与材料非线性条件下,拱顶面外弯矩显著增大;考虑非线性对结构横向振动与竖向振动位移响应的影响基本一致;下承式钢拱桥在拱脚、风撑端部及拱肋容易发生损伤;风撑作为连接构件是横向地震作用下的薄弱环节,在地震高烈度地区设计该类桥梁时,对上述薄弱环节应予以重视。     

预应力桥梁的竖向振动特性和地震反应分析

基于模态摄动法和振型叠加法,建立了预应力桥梁竖向地震反应分析的计算方法.通过2个典型工程实例分析,讨论了桥梁竖向地震反应分析中的几个问题.算例结果表明:①预加力使桥梁的自振频率升高,影响主要体现在低阶自振频率上,随着振型阶序的增加,预加力的影响变小.对于20 m和32 m跨度的预应力桥梁来说,竖向基频分别升高5.3％和6.3％,而第5阶竖向频率升高只有1％左右.②在地表波作用下预应力梁跨中截面弯矩减小约30％和25％,预加力提高了桥梁的抗震能力.③竖向地震反应中高阶振型的贡献可以忽略.④7度设防烈度下,在预应力桥梁跨中截面弯矩的荷载组合效应中,竖向地震作用效应所占比例分别达24.56％和26.15％,8度设防烈度时所占比例分别为38.93％和41.46％,说明在这类预应力桥梁抗震设计中应考虑竖向地震反应的影响.     

Pushover方法在双柱桥墩抗震性能评估上的应用

静力弹塑性分析方法(Pushover Analysis)是一种静力非线性计算方法,近年来在国内外结构设计中得到广泛研究应用,是评价结构抗震能力的新方法.Pushover分析方法多用于建筑结构,但在桥梁中的具体实施方法和结果表达方式与建筑中有所不同.本文针对客运专线的双柱桥墩,归纳与总结了Pushover分析方法的实施步骤及原理,结合能力谱法确定了结构在指定强度下的目标位移,并通过地震需求曲线和结构能力曲线的叠加来评估结构的抗震性能.分析结果表明,不同侧向加载模式分布下Pushover法的分析结果存在一定差异,客运专线双柱桥墩在多遇地震和罕遇地震下的横向抗震性能均满足工程使用要求.     

普通钢筋混凝土规则框架的弹塑性地震反应

利用自编的非弹性动力分析程序对严格按我国规范设计的不同烈度区规则框架结构进行了多波输入下的地震反应分析.结果表明,修订后规范加严小震作用下的层间位移角控制条件可明显改善结构在大震下的位移反应;按修订前、后规范设计的9度区框架在大震下均形成了以梁铰为主的塑性耗能机构,预计能较好满足预定的抗震性态要求;按修订前规范设计的8度区二级抗震等级框架在大震下形成了其塑性耗能机构以柱铰为主、并存在出现层侧移机构风险的不利反应状况,按修订后规范设计的8度区框架的反应性态有所改善,但形成的塑性耗能机构中柱铰仍然偏多,表明其柱抗弯能力增强措施仍有进一步提高的必要;7度区框架的抗震性态比8度区框架略好,但抗震措施对柱的保护仍然不够,其柱抗弯能力增强措施也宜进一步提高.     

震区中小跨径桥梁墩柱配筋率取值范围

为研究配筋率对钢筋混凝土桥梁延性抗震性能的影响,并在不同设防烈度对主筋配筋率的合理取值进行细分。以钢筋混凝土桥梁为研究对象,通过拟静力模型试验与有限元数值分析的方法,研究竖向钢筋(主筋)配筋率对桥墩延性的影响,提出典型桥墩的多级性能水平量化指标;并探究在氯离子侵蚀的恶劣环境下,不同配筋率对桥梁抗震性能所带来的影响,从而对氯离子侵蚀环境下的震区中小跨径桥梁墩柱配筋率取值范围提供参考建议。结果表明：考虑氯离子侵蚀作用下的恢复力模型能够较好地反映刚度的退化特性,墩柱的最佳配筋率取值范围为1.11%～2.72%;当加速度为0.3g(g为重力加速度)时,仅从配筋率的角度已无法满足墩柱的损伤指标,建议采用减隔震体系进行抗震设计,如采用延性体系时配筋率不得小于2.64%。研究结果可为中小跨径连续桥梁抗震设计提供参考。     

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     

隧道穿越高烈度地震区断层带围岩地震响应分析

考虑地震荷载特征及隧道特点,运用多点同时激振的动力时程分析方法,采用结构面单元与实体单元组合模拟断层带的方法,研究了某穿越断层破碎带铁路隧道在未支护条件下的动力响应特性。分析了沿隧道横向、纵向和竖向激振地震动工况下与断层破碎带接触部位所产生的位移差、加速度放大倍率和屈服单元等。结果表明：结构面单元与实体单元组合合理模拟了断层破碎带的地震响应特性;地震运动引起断层破碎带接触部位产生明显的位移差,横向输入地震动时位移差值最大,达到51.8 mm,而沿纵向和竖向输入时,位移差值仅为横向输入的44.3%和23.1%;同一高程处断裂带的加速度放大倍率明显大于混合花岗岩;断裂带与混合花岗岩过渡段出现明显的剪切屈服区域,且横向、竖向输入地震动时尤其突出;断层破碎带对隧道在地震动作用下的响应规律影响显著,穿越断裂带隧道的断裂带部位与过渡段为抗震设计控制性区域,应深入加强抗震措施研究。     

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。     

斜拉桥一致激励和多点激励下的地震反应分析

讨论了斜拉桥的地震动力分析方法,包括三维斜拉桥线性地震分析的多点激励地震输入问题。对两典型跨径斜拉桥进行了一致激励和多点激励情况的比较分析。结果表明:多点激励对于长大跨径斜拉桥地震响应有很大影响,在进行地震响应分析必须予以考虑。