高速铁路桥梁减震技术研究

结合高速铁路桥梁抗震设计的需要，提出支座功能分离的设计理念，利用减震榫的塑性变形能力实现桥梁减震目的，建立了以材料应力、应变性能与抗震设防目标匹配的设计准则，并分析了高速铁路简支箱梁桥采用减震榫后的减震效果。     

基于云量子遗传算法的核用桥起减震装置的优化与分析

核电厂专用桥式起重机在运行工作中常受到地震载荷的影响,针对该问题本文通过引入粘滞阻尼器对原有减震装置进行了改进,并采用云量子遗传算法对引入的粘滞阻尼器阻尼系数进行优化选取。通过仿真实验完成了桥式起重机有限元模型和等效单自由度实验模型的地震位移响应的结果比对以及减震装置改进前后位移、应力分析。结果表明：改进后桥式起重机整体强度、刚度及稳定性均符合安全要求,在减震结构时程分析上具有良好的一致性,减震率也有进一步提升。该结论可为后续的桥式起重机减震研究等提供理论参考。     

近断层脉冲型地震动作用下黏滞阻尼器和双调谐质量阻尼器对曲线高墩刚构桥减震控制

为研究粘滞阻尼器(VD)和双调谐质量阻尼器(DTMD)对曲线高墩刚构桥的减震控制效果,基于OpenSees建立某曲线高墩刚构桥的非线性分析模型,选取三条近断层脉冲型地震动对其进行动力时程分析。分别探究了VD的阻尼系数和阻尼指数,以及DTMD的上下层结构的阻尼比、质量比、频率比等阻尼器参数对其在曲线高墩刚构桥中的减震效果影响规律。结果表明：在本文分析VD的阻尼系数、阻尼指数变化范围内,VD对曲线高墩刚构桥墩顶位移减震率在9.42%~15.28%范围内,近断层脉冲型地震动作用下粘滞阻尼器对曲线高墩刚构桥的减震效果不佳。设计较优的DTMD控制下曲线高墩刚构桥的结构内力减震效果在45%左右,结构位移加速度在55%~75%范围内,DTMD可用于曲线高墩刚构桥减震控制中。     

Testing and Modeling for Energy Dissipation Behavior of Velocity and Displacement Dependent Hydraulic Damper

A passive energy-dissipating device, velocity, and displacement dependent hydraulic damper (VDHD), is developed to reduce the seismic response of structure. This device is comprised of a hydraulic jack, check valve, relief valve, and throttle valve. The numerical analysis model for SAP2000 nonlinear analysis program is proposed to simulate the energy-dissipating characteristics of VDHD. The analysis results of this model compared with the seismic resistant tests reveal that this proposed model can accurately describe the actual energy-dissipating behavior of VDHD. The efficiency of VDHD is confirmed using this proposed model for carrying out numerical analyses of bare building, building added with bulking resistant bracing (BBR), and VDHD. The energy-dissipating capabilities of VDHD are performing excellent displacement and acceleration control with various ground magnitudes; being an energy absorber to absorb mechanical energy in the structure and resist structural movement; and gathering the advantage of BRB.     

减震技术在公路桥梁中的应用及地震反应分析

以四跨连续梁桥减震桥为例,采用动态时程分析方法对该桥梁的常规抗震方案及采用铅芯橡胶支座减震方案进行了对比计算,对桥梁的水平向和竖向地震反应进行了分析,计算结果表明,当遭受强地震作用时,减震桥梁相对于抗震方案桥墩水平位移可以得到显著地降低,桥梁的竖向地震反应是不容忽视的。     

非一致地震激励下大跨斜拉桥的地震反应

为了研究非一致地震激励下大跨斜拉桥的地震响应规律,利用大型通用有限元分析软件ANSYS10.0建立该桥的动力计算模型,然后应用动力时程方法分析其地震反应,探讨波传播效应对非一致地震激励下大跨度双塔斜拉桥地震反应的影响规律.研究表明,对大跨度斜拉桥而言,一致地震激励不能控制其抗震设计,要对大跨度斜拉桥的地震反应进行准确分析,场地条件及行波效应必须予以考虑.     

非线性对提篮拱桥地震响应的影响分析

提篮拱桥由于拱肋内倾使其结构特性发生变化,其地震响应不同于平行肋拱桥。本文在修正地震波的基础上,以郑州黄河桥的钢管混凝土提篮拱桥为例,采用计算机模拟的方法,建立桥梁地震响应分析的有限元模型,分析了非线性对提篮拱桥地震响应的影响。结果表明,材料非线性和几何非线性对提篮拱桥地震响应有比较大的影响,为了桥梁结构的安全,在抗震设计中必须考虑非线性的影响。     

行波激励下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行波激励作用下的平稳随机地震响应特性,揭示了地震视波速及场地条件对大跨度拱桥的地震响应影响规律.研究结果表明:行波效应和地震场地条件对大跨度拱桥地震响应影响很大,随着地震视波速减小主拱圈内力表现为递增趋势,当视波速为50m·s-1时拱脚弯矩较一致激励增大了84%;随着场地刚度减小主拱...     

上承式大跨度钢管混凝土拱桥的地震响应分析

以三峡工程对外交通公路黄柏河特大桥为研究背景,通过建立空间结构有限元模型,计算和分析了上承式大跨度钢管混凝土拱桥的动力特征,并分别运用反应谱法和时程反应法分析该桥的空间地震响应,采用了十余条地震记录进行计算,讨论其主要结构形式、不同的地震波、各种场地以及各参数对地震反应的影响和规律,为大跨度上承式钢管混凝土拱桥的抗震设计和研究提供了理论依据.     

斜拉桥地震响应特点及抗震设防标准的探讨

针对斜拉桥这种桥型在我国桥梁建设中得到大量应用的现状,以及近年来频繁发生的地震灾害,以国内某一混凝土斜拉桥为例,分析比较了不同结构体系斜拉桥的地震响应特点,总结了斜拉桥的主要震害形式以及特点,分析了国内几座大跨径斜拉桥的抗震设计方法和性能要求,在此基础上归纳出了斜拉桥抗震设计的基本原则和标准,为我国同类型斜拉桥的抗震设计提供一些思路和建议.     

不同频率地震波下铅芯橡胶支座对斜拉桥地震响应的影响

以岳阳洞庭湖大桥作为工程背景,用ANSYS软件建立有限元模型,提出了在斜拉桥塔梁连接处安装铅芯橡胶支座作为减震装置并计算在不同频率地震波下斜拉桥的地震响应.结果表明,对于不同频率的地震波,铅芯橡胶支座会对斜拉桥的地震响应产生截然不同的效果.     

大跨桥梁结构地震反应分析及优化阻尼控制

对大跨桥梁结构进行地震反应分析及优化阻尼控制。考虑中间支承的弹性对桥梁结构地震反应的影响,提出在桥墩处设置集中旋转阻尼器,对阻尼参数优化,并给出一种新的旋转摩擦阻尼器的基本构造。采用离散元法将桥梁结构离散为具有n个刚杆且由(n+1)个弹性点元相连接的离散系统,并由Lagrange方程推导离散结构的运动方程。实例分析了一三跨等跨的连续桥梁结构,结果表明中间支承的弹性对地震反应有显著影响,施加优化阻尼控制后,其地震反应显著降低。     

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。     

多塔斜拉桥纵向约束体系研究

为确定多塔斜拉桥纵向合理的抗震约束体系,以我国某六塔斜拉桥为研究对象,分析研究了塔梁纵向四种不同固结约束下的结构动力特性和线性地震反应.计算结果表明,对于多塔斜拉桥,仅从调整塔梁纵向固结约束位置的角度出发,部分塔梁固结体系不是理想的抗震体系;塔梁纵向全固结体系和全漂浮体系都有助于减小结构地震反应在各塔的分配差异,但将纵向全漂浮的多塔斜拉桥应用于软土地基时,需关注边塔的抗震设计和结构的纵向位移.     

长周期随机地震作用下超大跨斜拉桥的行波效应分析

从各个国家和地区的地震记录库中寻找出一些具有良好记录质量和基本场地资料的强震记录,并从中挑选出较为典型的长周期地震波,对比分析了不同场地条件下长周期地震波和普通地震波的平均加速度反应谱及其规范形式的分段拟合曲线.选取软土场地拟合反应谱作为目标反应谱,用迭代方法求取与目标反应谱相对应的功率谱密度函数,分析了基于长周期地震动加速度功率谱密度的特点.在此基础上,以某超大跨斜拉桥结构为背景,利用ANSYS软件建立三维有限元分析模型,分别以文中拟合的长周期地震动功率谱密度和普通地震动功率谱密度作为输入,采用直接求取位移的改进虚拟激励法,对超大跨斜拉桥结构进行了不同视波速下的行波效应分析.结果表明:长周期地震动功率谱密度的卓越频率明显低于普通地震动功率谱密度的卓越频率.长周期地震动功率谱作用下的桥梁左桥塔顶、右桥塔顶和桥面板跨中节点的位移响应功率谱值均明显大于普通地震动功率谱作用下的结果,桥梁塔顶位移响应功率谱均呈双峰分布.在本文算例中,考虑行波效应使超大跨斜拉桥结构的位移响应和弯矩响应结果有所减小.     

桥梁橡胶支座减,隔震性能研究

本文在桥梁板式橡胶支座、聚四氟乙稀滑板橡胶支座的动力剪切性能以及弧形钢板条的滞回性能试验的基础上,建立了相应的力学分析模式。通过简支梁桥模型的地震模拟振动台试验和计算分析,验证了计算模式的正确性,并表明弧形钢板条耗能器与滑板橡胶支座组合是一简易而理想的减震、耗能体系。     

预应力混凝土刚构-连续组合梁桥的减震设计

以324国道乌龙江大桥复线桥为工程背景,对刚构-连续组合梁桥进行两级设防地震水平下的地震反应分析及抗震验算.结果表明,在两级设防地震作用下,上部结构产生的纵桥向地震力主要由2号刚构墩承担;在E1地震作用下,组合梁桥满足抗震强度要求,但在E2地震作用下,组合梁桥的2号刚构墩无法满足抗震强度要求.为改善结构的整体抗震性能,对刚构-连续组合梁桥进行减震方案设计及比选.比选结果表明,仅在5号墩墩顶增设Lock-up装置,就可以较大幅度降低2号刚构墩的控制地震内力,满足预期的抗震设防目标,是一个优化的减震方案.     

影响大跨悬索桥地震响应的敏感因素研究

摘 要：以四渡河悬索桥为研究背景,建立了该大跨钢桁架加劲梁悬索桥的空间动力计算模型,推导了基于Leger的LMM和拟静力位移概念的多支承激励下的非线性运动方程,在此基础上对该桥地震反应进行了空间非线性时程分析,研究了土-桩-桥相互作用和中央扣的设置方式对大跨悬索桥地震响应的影响。结果表明,土-桩-桥相互作用对悬索桥地震反应的影响与地震动输入方式密切相关,受水平地震波影响较大,而受竖向地震波的影响很小;一对柔性中央扣对加劲梁的纵桥向位移和应力响应的影响均不利,而刚性中央扣和三对柔性中央扣对限制加劲梁的纵桥向振幅有较显著作用,但是由此导致了结构地震应力响应显著增加。     

强震作用下斜拉桥纵桥向非线性地震反应分析

为研究斜拉桥在纵桥向强震作用下的抗震性能,对某具有一定代表性的中等跨度斜拉桥,通过线性能力需求比的确定,合理引入能考虑塑性发展的非线性弹塑性单元,研究纵桥向强震作用下桥梁各主要构件的塑性发展状况及其对全桥地震反应的影响.结果表明:在强地震动作用下,桥塔、墩等构件的塑性发展不但与地震波的特性还与地震波的强度相关;斜拉桥的桥塔存在先于辅助墩和边墩屈服的可能性;桥塔屈服将显著减小塔柱下部结构的地震需求.由此得到以下结论:在强震作用下,需考虑桥塔的非线性地震响应及其对桥梁整体抗震性能的影响;以目前的工程设计来看,在纵桥向强震作用下,桥塔、墩各截面仍有一定的塑性能力储备.     

独塔自锚式悬索桥地震响应分析

以佛山市平胜大桥为研究对象,采用空间非线性有限元法,研究了独塔自锚式悬索桥的地震响应特性;考虑了一致输入、行波输入、多点输入这3种地震动模式以及多种地震波组合,并就塔梁不同连接方式对结构响应的影响进行探讨.研究结果表明:行波效应对主梁位移响应影响较大,使得横向位移增大近80%,竖向位移增大约150%,而对结构内力影响不明显;竖向地震动分量使主塔轴力和主梁弯矩明显增大;与塔梁通过滑动支座连接相比,塔梁通过固定支座连接时主梁纵向位移显著减小,主塔弯矩显著增大,因此,在进行独塔自锚式悬索桥的抗震设计时,可在塔梁处增设阻尼器,以达到减震效果.