近断层脉冲地震作用下曲线梁桥振动台试验研究

为了研究近断层脉冲地震作用下曲线桥结构响应特点,设计了相似比为1∶10的曲线桥试验模型.选取近断层向前方向性效应、滑冲效应和无速度脉冲地震动,进行水平地震激励的振动台试验.结果表明,近断层脉冲地震作用下曲线桥的结构响应明显高于无速度脉冲地震.向前方向性效应地震作用下跨中径向位移和桥墩相对位移响应显著.近断层地震作用下跨中切向位移、梁端位移、支座位移响应与曲线桥和断层的相对位置有关.主梁位移响应具有空间特性,主梁在水平运动的同时兼有转动,近断层脉冲地震双向激励时易激发主梁的转动效应.主梁转动效应使低墩处梁端位移和支座位移更加显著,容易引起落梁和支座脱落.在抗震设计分析中,应考虑近断层脉冲地震作用以及曲线桥与断层相对位置关系对结构响应的影响.     

单塔部分斜拉桥顺桥向地震作用下主梁的易损性部位分析

在已有的研究的基础上,针对单塔部分斜拉桥顺桥向地震作用下主梁的易损部位进行了研究.经分析,在顺桥向地震作用下,单塔部分斜拉桥易损性部位出现离塔第四根索到第五根索之间的近梁跨中段;地面运动加速度达到0.20g时,主梁有进入弹塑性阶段的概率,随地面运动加速度的增大,概率不断增大.     

设置纵桥向粘滞阻尼器的斜拉桥的简化动力模型

漂浮体系斜拉桥的桥塔和主梁之间通常设置纵桥向粘滞阻尼器来控制梁端位移,合理的阻尼器参数需通过全桥有限元模型进行反复试算得到.文中基于此类桥梁的显著动力响应特点,即主梁纵漂振型的贡献占绝对优势,利用结构动力学基本原理提出了考虑附加粘滞阻尼器的漂浮体系斜拉桥三质点简化动力模型.修正了两质点模型在力学模式上的缺陷,并推导出在近断层脉冲型地震作用下的动力响应计算公式,最后以一实际桥梁工程为例,通过比较各简化模型与全桥模型的差异,证明了三质点简化模型不仅可以有效地计算出脉冲型地震作用下斜拉桥的动力响应,还能提供塔梁之间更为精确的相对位移差和速度差,有利于更合理和准确地设计阻尼器参数,验证了三质点模型的合理性.     

异型钢结构主塔斜拉桥的动力特性及地震响应分析

研究了某异型钢结构主塔斜拉桥的动力特性及地震响应.结合涡河三桥水滴形钢结构主塔斜拉桥的工程设计实例,采用大型有限元程序ANSYS建立整桥的等效梁索计算模型,研究了整桥的自振动力特性.选用ELCentro地震波输入,采用时程分析法对主塔进行了地震响应分析.结果表明:主梁、主塔的横桥向抗弯刚度较顺桥向小,主塔竖向刚度较大;在三向地震波激励下主塔的横桥向、顺桥向、竖向位移以及钢-混结合处的弯矩均能满足要求.研究结果为其抗震设计与施工提供了参考.     

独塔斜拉桥模型地震模拟振动台台阵试验

为了研究独塔斜拉桥在强震作用下的地震响应特性,设计制作缩尺比例为1∶30的半漂浮体系独塔斜拉桥结构模型,进行不同地震动作用下多点激励的地震模拟振动台试验.研究结果表明:支座破坏是半漂浮体系独塔斜拉桥缩尺模型在强震作用下的一种主要破坏模式;与只考虑单向水平地震波的情况相比,考虑双向水平地震波同时作用对半漂浮体系独塔斜拉桥的加速度响应影响显著,而对动位移响应的影响较小;在双向水平地震波作用下,主梁跨中会发生不可忽略的竖向加速度响应,卓越周期较长的地震波对半漂浮体系独塔结合梁斜拉桥缩尺模型更具破坏性,强震下斜拉索要承受远大于初始索力的瞬时索力.     

强震作用下独塔斜拉桥模型的非线性动力响应分析

建立了基于隐式积分和显式积分的2种有限元模型,对独塔斜拉桥振动台试验中得到的地震响应特性及其破坏模式进行了模拟.然后,利用基于隐式积分的有限元模型,分析了行波效应和索塔梁耦合振动对独塔斜拉桥地震响应特性的影响.结果表明:基于隐式积分的有限元模型可以有效地模拟斜拉桥发生破坏前的地震响应特性,而基于显式积分的有限元模型则可用于模拟独塔斜拉桥在地震作用下发生破坏的全过程;由于输入地震波频谱效应以及视波速各异,行波效应对独塔斜拉桥地震响应特性的影响各不相同;在强震作用下,模型会发生索塔梁耦合振动,导致主塔的纵桥向位移响应明显增加.     

多维地震作用下曲线梁桥伸缩缝处碰撞响应

为了研究多维地震作用下曲线梁桥的碰撞响应,以某曲线梁桥为例,通过Hypermesh与ABAQUS软件建立了精细化有限元模型,并结合三维摩擦-接触模型研究其在多维地震作用下的碰撞响应,主要分析伸缩缝处碰撞力、损伤、相对位移、转角等在单向、双向与三向地震作用下差异;通过改变伸缩缝长度,分析碰撞作用对主梁位移、扭转、墩底内力...     

横梁屈服对斜拉桥横向地震反应的影响

未来地震的强度具有不确定性,在超设防地震下,斜拉桥的桥塔横桥向有可能进入非线性状态.基于某大跨度斜拉桥,文中建立了空间有限元模型,分析了强震下横桥向的地震反应,引入能力与需求之比来判断横梁是否进入屈服状态.同时,采用纤维梁单元模型模拟横梁的非弹性行为,重点研究了横梁屈服对斜拉桥横桥向整体抗震性能的影响.结果表明:斜拉桥横梁的能力与需求之比较小,将其按延性抗震设计比较合理;横梁的地震轴力变化较大,对横梁的屈服弯矩有较大的影响;横梁屈服后对斜拉桥的横向地震反应有较大的影响,可能会增大塔底弯矩,设计中需要考虑.     

基于振动台试验的曲线桥梁抗震性能研究

为了研究S形曲线梁桥在地震作用下的动力响应及抗震性能,设计并制作一座相似比为1／20的S形曲线梁桥进行振动台试验研究。结果表明：在地震作用下,S形曲线梁桥的梁体未有明显损伤,桥墩出现裂缝,支座破坏严重;在墩底屈服之前,墩梁已发生较大相对位移,桥梁极易发生落梁破坏现象;桥墩在大震作用下的扭转耗能作用十分明显。在振动台试验基础上,对S形曲线梁桥提出一种“梁体漂浮抗震设计”的概念设计方法,为该类桥梁的抗震设计理论提供支持。     

天兴洲三主桁斜拉桥不同主梁纵向约束方式结构特性分析

结合拟建的天兴洲三主桁公铁两用结合梁斜拉桥,建立了大跨度公铁两用斜拉桥空间计算模型,并对其在恒载、活载、温度作用下静力性能进行了研究.重点探讨了不同主梁纵向约束方式对大跨度公铁两用斜拉桥静力性能的影响以及主梁合理纵向约束刚度.计算结果表明:对主梁设置合理纵向约束刚度,能使结构的受力性能得到改善.图2,表17,参5.     

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.     

大跨度双塔斜拉桥地震响应分析方法研究

以某主跨为416 m的双塔斜拉桥为工程背景,选取2条人工波和2条天然波,分别采用反应谱法、时程分析法和功率谱法进行地震响应分析.分析结果表明:在人工地震波作用下,三种方法计算得到的主梁和主塔地震响应基本一致;在天然地震波作用下,主梁和主塔的反应谱分析结果介于其它两种方法之间.对斜拉索而言,时程分析结果与其它两种方法计算结果有较大差别.因此,可选择反应谱法对主梁和主塔进行地震响应分析;选择时程分析法对斜拉索进行地震响应分析.     

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.     

考虑桩土相互作用的连续刚构桥抗震性能分析

为研究大跨径连续刚构桥的静、动力特性及抗震性能,以某(65+110+65)m预应力混凝土连续刚构桥为工程背景,采用MIDAS Civil建立全桥有限元分析模型,计算不同荷载作用下主梁特征截面的剪力、弯矩和应力.结合反应谱法和时程分析法进行地震反应分析,对该桥抗震性能作出评价.结果表明:结构重力和预应力一次效应引起的内力占主要因素,主梁各截面应力均能满足规范要求;第1阶振型表现为主梁纵向漂移,桥墩纵向振动的模态,表明该桥顺桥向刚度较横桥向弱;比较成桥阶段与最长悬臂阶段桥墩关键位置处的地震作用,结构抗震性能需考虑的地震作用方向不同;地震作用下,桥墩强度和变形满足设计规范要求,结构动力特性及抗震性能良好.     

单指标分析在抗震支座参数优化中的应用

建立了大跨度斜拉桥和抗震支座的空间有限元模型,采用时程分析方法计算了铅芯橡胶支座不同参数条件下斜拉桥的地震响应.提出把单指标分析和正交设计方法用于大跨度斜拉桥的抗震支座参数优化.研究表明把单指标分析用于铅芯橡胶支座的参数优化,能够以较小的计算量获得各因素的主次关系及较优水平组合;在斜拉桥铅芯橡胶支座的3个参数中,铅芯直径是主要的控制性因素,橡胶直径是次要因素,而橡胶剪切模量则是影响最小的因素;铅芯能耗散地震产生的能量,减小主梁纵向位移和塔顶位移的同时,又能有效减小塔根弯矩,相比普通弹性连接装置能更加有效的减小斜拉桥地震响应.     

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.     

斜拉桥索力优化的强次可行SQP法及地震分析

为研究复杂大跨度斜拉桥索力优化问题及探讨拉索索力对斜拉桥地震响应的影响,提出采用新型强次可行序列二次规划算法(SQP),建立非线性数学规划模型,进行自动搜索求解合理成桥索力,并以不同索力工况进行地震动力数值模拟分析.结论表明:新型强次可行SQP法适用于复杂的大型斜拉桥索力优化问题,计算结果与设计索力吻合良好,成桥状态主梁弯矩分布均匀,主塔接近轴压受力,结构变形远小于规范限制.地震作用下,优化的拉索索力可有效改善主梁弯矩分布不均匀现象,限制主梁跨中纵向变形和主塔横向变形,使整个结构在地震中更加安全.     

波形钢腹板箱梁斜塔无背索斜拉桥地震响应分析

研究了波形钢腹板箱梁独斜塔双索面无背索斜拉桥的动力特性。针对新密市溱水路斜拉桥的工程实例,采用有限元程序ANSYS,建立该桥的等效梁索动力计算模型,研究了该斜拉桥的自振动力特性。选用EL-Centro地震波输入,采用时程分析法对斜拉桥进行了地震响应分析,得出了主梁和主塔的内力、位移分布规律及时程响应,为类似桥梁的抗震设计提供了参考。     

独塔部分斜拉桥顺桥向地面运动作用下的易损性分析

以墩塔梁固结的独塔预应力混凝土部分斜拉桥为对象,采用动力增量法和数据统计分析研究该类桥梁的地震易损性,确定顺桥向地面运动作用下结构构件的易损部位及损伤破坏概率.采用理论易损性分析方法,选取地面峰值加速度作为地震输入强度指标,并以放大系数为基础选取地震输入;以位移延性比、强度与变形、相对位移、索力为指标分别定义了各构件的损伤状态;根据各构件的损伤概率,拟合建立了各构件及全桥的易损性曲线.结果表明,在顺桥向地面运动作用下,中墩和支座为最易损构件;边墩、主梁均会发生不同程度的损伤;斜拉索、桥塔、桩基安全储备较高.     

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.