固定铰接体系斜拉桥纵向一阶振动周期简化计算研究

斜拉桥纵向一阶自振周期简化计算对方案比选和抗震验算均具有非常重要的意义.首先,根据斜拉桥纵向水平地震惯性力传递路径,建立了固定铰接体系斜拉桥的双质点模型,采用柔度法推导了固定铰接体系斜拉桥纵向一阶自振周期的简化计算公式.其次,基于固定铰接体系斜拉桥纵向一阶振型呈现纵向振动与竖向振动相互耦合的特点,利用能量守恒原理推导了固定铰接体系斜拉桥纵向一阶自振周期的简化计算公式.与10座已建斜拉桥的有限元计算结果进行对比验证,结果表明,本文提出的2个简化公式的计算精度良好,均可用于固定铰接体系斜拉桥纵向一阶自振周期的简化计算.相比之下,柔度法的计算精度更高,可靠性更好.     

斜拉桥纵飘频率简化计算方法

在飘浮体系斜拉桥的单质点简化计算模型的基础上,提出了一阶纵飘振型的双质点简化分析模型和基本周期的简化计算公式,并结合某飘浮体系斜拉桥的例子,对两种简化计算方法进行了分析比较.数值分析结果表明,双质点模型的简化公式可有效弥补单质点模型的缺陷,为基本周期的估算提供了更为精确的估算方法,研究结果已在大跨度飘浮体系斜拉桥的抗震概念设计中成功应用.     

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.     

求弹塑性位移谱的一种简化方法

为给目前基于性能的抗震设计新思路中主要用于评估结构弹塑性位移反应的Pushover方法提供目标位移的评估工具，文章以现行抗震规范的弹性加速度反应谱为基础，应用单自由度体系的最大位移与最大加速度的关系，计算出抗震体系的弹性最大位移反应，又以1735条实际地震记录作为输入进行大样本数值分析，以此为基础，得到单自由度体系弹塑性最大位移与弹性最大位移的比值随体系自振周期的变化规律，回归得出体系的弹性与弹塑性最大位移比值谱及其计算公式，由此得出可以由规范弹性加速度反应谱及位移比谱简化公式计算抗震体系弹塑性位移谱的简化方法。     

漂浮体系斜拉桥黏滞阻尼器参数的简化计算

根据漂浮体系斜拉桥的动力响应特点以及近断层速度脉冲型地震动特性,基于结构动力学基本理论,提出了考虑附加黏滞阻尼器的漂浮体系斜拉桥三质点简化动力模型.利用等效阻尼比概念以及能量消耗等效原理,推导得到了速度脉冲型地震动作用下漂浮体系斜拉桥线性及非线性黏滞阻尼器阻尼系数的简化计算公式.最后,通过一座漂浮体系斜拉桥实例,验证了相关公式的正确性.     

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     

高墩连续刚构桥纵向振动基频的能量法计算公式

为了研究高墩连续刚构桥基频函数表达式,以某一典型桥梁为例,构造了多种不同的桥梁结构形式,建立了64种有限元分析模型,获取了桥梁结构自振特性规律,并提出了桥梁纵向振动的基本振型函数;在此基础上利用瑞利法推导了高墩连续刚构桥纵向振动基频的理论计算公式,最后对此公式的可行性进行了算例验证,讨论了现有抗震规范在此类桥梁结构基频计算上的适用性.结果表明:高墩连续刚构桥第一阶振动以桥墩的纵向振动为主;给出的由能量法得到的基频计算值与有限元模型计算值误差为5％;抗震设计细则中的自振频率计算公式不适用于高墩刚构桥此类非规则桥梁.     

用集中质量迁移法求多层框架的基本自振周期

本文通过把多层框架简化为质量集中于楼层位置的多自由度体系,再将楼层处的质量迁移到框架的顶层使其转化为单自由度体系,从而推导出多层框架基本自振周期的计算公式。公式中抗侧移刚度采用“D”值,因而多层框架基本自振周期的计算相当简便。将按本文方法计算的结果与按矩阵迭代法、能量法以及国家《建筑结构设计抗震规范》中建议的统计公式计算的结果进行了对比,证明采用本文方法计算的结果比较可靠。     

基础隔震位移反应谱及其应用

我国现行建筑抗震设计规范中,通常采用加速度反应谱来计算建筑结构的水平地震作用,结构地震反应的大小主要通过与结构自振周期相关的地震影响系数体现,基础隔震结构不同于传统结构,结构自振周期长,隔震层变形大,阻尼大,在隔震结构抗震设计中,仅仅利用加速度反应谱进行抗震是不充分的,需要验算结构的最大位移反应,为此,研究了基础隔震结构位移反应谱及其计算公式。     

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.     

巨型框-筒结构的地震反应分析

采用空间有限元计算模型和时程分析方法,分析巨型框-筒结构的地震反应,比较巨型框-筒结构与普通框-筒结构的抗震性能．结果表明：两者的受力性能相似,巨型框-筒结构的前2阶自振周期比普通框-筒结构稍大,而其后13阶自振周期均比普通框-筒结构小;两者的振型图相似,第3、6阶振型以扭转为主;迁安地震波、EL Centro地震波和天津宁河地震波作用下,2种结构在控制结构体系的顶点位移、顶层速度、最大楼层加速度相差均不超过7％,而底层剪力、弯矩相差略大,且巨型框-筒的底层最大弯矩均小于普通框-筒;罕遇地震作用下,结构的顶层位移、速度、加速度反应谱相似．说明巨型框-筒结构具有良好的抗震性能,可以用于高层建筑的抗震设计．     

大跨度斜拉桥动力反应分析

本文以主跨460m的武汉军山长江大桥为例,运用自编程序进行了成桥状态索力计算,并详细分析了其动力特性。结果表明：1）该桥第一振型为纵飘振型,这对结构在地震作用下的反应十分有利;2）其模态相当密集,自振频率很低,前40阶模态的频率在0.1-2Hz之间, 从而使得桥梁具有良好的使用性能;3）结构的扭转频率和弯扭频率比 值较高,说明该桥具有较高的颤振临界风速,具有较好的抗风性;4）大跨度斜拉桥支座连接方式对整个桥梁体系的动力特性影响很大,必须正确模拟;5）在半漂浮体系斜拉桥中,对塔的横向地震反应贡献最大的是以塔的振动为主的振型。该桥计算分析结论可为该类型大跨度斜拉桥的抗震分析和设计提供参考依据。     

半漂浮斜拉桥竖弯基频的实用估算公式

为便于计算半漂浮体系斜拉桥的竖弯频率,以无辅助墩的半漂浮斜拉桥为研究对象,利用瑞莱法推导了1阶反对称和正对称竖弯振动频率估算公式,最后利用实际工程算例对此公式的准确性进行验证.研究结果表明:不同约束条件决定了斜拉桥竖弯基频主要影响参数,且计算结果偏差很大,应准确模拟半漂浮斜拉桥的边界条件;推导获得的竖弯基频实用估算公式的计算结果与有限元值相对误差为13.91%,低于《公路桥梁抗风设计规范》推荐公式的计算结果,而推导的1阶反对称估算公式可以作为公路桥梁抗风设计规范的相关推荐公式,为半漂浮斜拉桥初期概念设计提供更为精确的估算公式.     

转换层刚接和铰接对结构抗震性能的影响

对某制氢化工厂厂房转换层进行刚接和铰接工况下的地震反应谱对比分析.结果表明,转换层分别采用铰接和刚接方案时,结构的动力特性规律基本一致,但铰接比刚接的刚度略低,使得结构的基本周期变长,抗震性能略微下降;铰接方案对转换层位移影响较大,该方案使转换层及底层混凝土柱子的剪力和弯矩减小,部分柱子轴力略有提高,改善了其受力性能.     

大跨度半漂浮体系斜拉桥的动力特性分析

文章针对斜拉桥的动力特性,结合某座斜拉桥的工程实例,采用大型有限元分析程序Ansys,选取了空间梁单元和空间杆单元建立计算模型,计算出斜拉桥的自振频率和振型,并研究了动力特性。分析结果表明,半漂浮体系斜拉桥的柔度较大,振动周期一般较长,且频率较低。由于斜拉桥的频谱密集,自振特性相互耦合,任意的激振都可能引起斜拉桥的强烈...     

钢连梁控制结构地震反应弹塑性动力时程分析

对新型钢连梁控制结构进行分析,确定动力分析模型,考虑材料非线性因素,应用有限元分析软件对空间简化分析模型进行弹塑性动力时程分析,通过3种连梁方案的对比,考查钢连梁控制结构连梁方案在强震作用下对结构体系抗震性能的影响.分析结果表明,钢连梁控制结构可以在不改变结构体系自振特性的情况下有效控制结构的地震反应,使结构体系趋于理想的耗能模式,具有优越的抗震性能.     

SSDI体系非线性耦合阻尼比研究

通过对土-结构动力相互作用(SSDI)体系简化计算方法的研究,提出改进的考虑基础质量与转动效应的简化计算模型,推导SSDI体系非线性耦合阻尼比计算公式,并通过对公式中每个参数的选取与修正,充分考虑土体与结构的非线性特性、基础形式与基础埋置深度以及基础平动与转动的耦合效应等因素的影响.运用SSDI体系非线性耦合阻尼比公式,对1个实例进行计算.研究结果表明:SSDI体系频率和阻尼比的计算结果与传统方法相比更加接近试验实测结果,且误差为10％～20％,证明了计算公式的有效性,这有助于完善现有抗震设计规范、提出新的抗震设计反应谱.     

纵向阻尼器对大跨度斜拉桥桥塔的抗震性能影响分析

为确定大跨度斜拉桥在阻尼器抗震约束体系作用下的减震性能,文章以某大跨度斜拉桥为研究对象,采用通用有限元软件SAP2000建立全桥有限元模型,采用非线性时程分析方法,研究主塔在有、无阻尼器的情况下内力变化情况。研究结果表明:该桥动力特性分析表明,第1阶周期为7.821 s,对应的振型为主梁纵漂+主塔纵向弯曲振动,远远大于结构的竖向、横向振动周期2.798、2.049 s,抗震需求明显;设置纵向阻尼器的方式能有效地减小主塔在地震荷载作用下的内力,达到内力重新分布的目的,尤其是对弯矩的减小最为明显,从而改善结构的受力性能。     

考虑多影响因素的铁路矮塔斜拉桥冲击系数

为研究铁路矮塔斜拉桥的冲击系数,基于车桥耦合振动理论和多体动力学有限元方法,建立了铁路矮塔斜拉桥的车桥耦合振动分析模型.以4座铁路矮塔斜拉桥为例,基于概率统计方法研究了桥梁位移、弯矩、剪力等的冲击系数分布规律.采用数据拟合和假设检验相结合的方法,推导出考虑桥梁跨度、列车速度、桥梁自振基频及轨道不平顺随机性等多因素的冲击系数表达式.结果表明,基于UM软件的铁路矮塔斜拉桥车桥耦合振动模型计算结果与实测结果吻合良好,铁路矮塔斜拉桥冲击系数的概率分布符合极值Ⅰ型.基于95％概率保证率,冲击系数计算公式所得的实桥计算值与实测值的最大误差仅为6.94％,说明该公式可用于指导工程实践.所提公式可反映冲击系数与列车速度的相关性,填补了现行规范中缺少矮塔斜拉桥冲击系数计算公式的不足.     

基于精确柔度矩阵的多肢剪力墙-框架体系的抗震分析方法

本文在框架-剪力墙侧移公式的基础上建立结构的柔度矩阵,确定结构的自振周期和振型,采用静力方法按实际的地震作用分布计算结构的作用效应,然后采用振型分解反应谱法对结构进行抗震分析。编制了适用于多肢剪力墙-框架体系抗震分析的微计算机程序WFERA—1,用计算实例对本文和一些常用方法算得的结果进行了分析和讨论。