三维河谷场地效应对钢管混凝土空间组合桁架连续梁桥地震响应的影响

为揭示三维河谷场地"钢管混凝土空间组合桁架连续梁桥"地震响应规律,以京昆高速公路"干海子特大桥"为工程背景,建立三维河谷场地-多跨连续梁桥动力有限元计算模型;结合黏弹性人工边界及相应的地震动等效输入技术,研究三维河谷场地放大效应对连续梁桥地震响应影响,并和一致激励、二维河谷场地效应进行比较.结果表明:较一致激励,三维河谷场地效应作用下,该类桥梁低墩较高墩对地震动的敏感性增大,且在墩高突变区域最为明显;较一致激励,多点激励下,三维河谷场地效应显著增大了多数桥墩、梁跨的位移和内力,且对墩高突变处低墩、梁跨的放大作用最为明显;较二维河谷场地效应,三维河谷场地效应减小山坡上所有观测值,增大谷底处墩底剪力、墩底弯矩、墩底轴力、墩顶位移,减小谷底处跨中纵向位移、跨中下弦杆和斜腹杆轴力,且在坡顶附近放大效应有所减弱,在谷底较厚低波速沉积层处地震动放大效应更为明显,因此实际处于复杂形状河谷场地结构进行抗震分析宜建立三维模型分析.     

多点非一致激励下高墩连续刚构桥的地震响应

为研究多点非一致激励对高墩连续刚构桥地震响应的影响规律,以某跨径为48 m+96 m+48 m的组合高墩连续刚构桥为算例,建立高墩连续刚构桥的三维有限元数值模型,计算高墩连续刚构桥在纵向随机地震动激励下,考虑视变化的波速以及视波速随地震动频率变化时的多点激励响应分析.研究结果表明:主梁的纵向位移、横向弯矩和轴力响应及桥墩的纵向位移、横向弯矩和纵向剪力响应随着视波速的变化有所不同,与常数视波速100 m.s-1下结构的响应相比,视波速随频率变化情况下的响应量显著增大,1号墩处主梁的纵向位移、横向弯矩和轴力分别增大了2.03、1.39和1.37倍,1号墩、2号墩墩顶的纵向位移、墩底横向弯矩和墩底的纵向剪力均增大约1.37倍.考虑随频率变化的视波速对高墩连续刚构桥的影响是必要的.     

考虑行波效应的某大跨桥梁地震响应分析

在一致激励和非一致激励作用下分别计算了某大跨度桥梁结构的地震响应,对比分析了桥梁结构的位移反应、杆件内力和桥墩处剪力,分析了行波效应对大跨度结构反应的影响程度。同时分析了在不同行波速度下行波效应的影响程度。结果表明,当考虑地震行波效应时,桥梁结构部分节点位移反应增大;桥墩处斜撑杆件轴力增大,部分杆件内力基本不变;全部桥墩的总地震剪力减小,但各桥墩处剪力均有所增大。当考虑不同波速影响时,随着地震波速增加,节点的相对位移减小,各桥墩基底剪力和部分杆件内力减小,但均比一致激励时大。     

地震波斜入射下浅埋偏压隧道动力响应数值分析

基于粘弹性边界的时域波动理论,建立了二维平面SV波斜入射的输入方法.以成兰铁路某山岭隧道浅埋偏压段为研究对象,采用ANSYS研究了地震波入射角度对浅埋偏压隧道地震反应的影响.结果表明:地震波斜入射时,隧道结构的地震响应与垂直入射有明显差异,结构反应随着入射角度的增加而增大,斜入射对隧道竖向地震响应影响更为显著.入射角度对衬砌弯矩峰值包络图影响较大,对轴力峰值包络图影响很小.斜入射时,拱顶、仰拱和拱腰的弯矩增加较多,是隧道衬砌抗震的薄弱部位.     

高墩大跨曲线连续刚构桥地震响应研究

目的研究桩土相互作用和行波效应对高墩大跨曲线连续刚构桥地震响应的影响.方法采用有限元程序,建立跨度为(70+3×127+70) m的曲线刚构桥有限元模型,采用动态时程分析方法,分析了桩土相互作用和行波效应在不同参数取值下的桥梁结构地震响应.结果纵桥向激励下,考虑桩土相互作用比不考虑桩土相互作用桥梁各桥墩控制截面内力增大30%～40%;横桥向激励下,考虑桩土相互作用比不考虑桩土相互作用桥梁各桥墩控制截面内力减小17%～25%.考虑桩土相互作用,将显著增大墩顶和墩底截面纵桥向内力,减小横桥向墩顶和墩底内力;考虑地震波传播速度引起的行波效应,使得桥墩内力在不同桥墩之间呈现更加不均匀分布状态,增大部分桥墩破坏的危险;由于地震波入射角度不同而引起的行波效应时,入射角度为0°时各个桥墩内力和位移响应略大于10°和-10°两个入射角度的激励结果.结论地震波入射角度引起的行波效应时对该类桥型地震响应影响较小.桩土相互作用对该类桥型的动力特性有一定的影响.随着桩土弹性连接土介质参数的增大,结构体系的自振频率也随之增大,但结构的低阶振型基本未变.     

地震动多角度斜入射下无压隧洞地震响应分析

为研究地震动多角度倾斜入射下无压水工隧洞动力响应特征和规律,采用黏弹性人工边界模拟无限地基的辐射阻尼和弹性恢复力,将地震动转化为人工边界节点上的节点力,以实现地震动的非一致性输入.通过ABAQUS建立水工隧洞模型,将不同入射角度P波、SV波输入模型中,分析隧洞衬砌结构的环向应力、径向应力随地震动入射角度、缩放系数、隧洞埋深、洞身直径以及衬砌厚度的变化.结果表明,同一地震动入射倾角下,随着入射方位角的增大,环向应力逐渐减小,径向应力逐渐增大.地震动峰值加速度（Peak Ground Acceleration,PGA）显著影响衬砌结构应力,并且应力数值随PGA的变化呈整数倍增大;随着隧洞埋深由浅埋向中埋、深埋发展,隧洞应力先逐渐增大后减小,后趋于稳定;随着洞身直径的增大,环向、径向应力分别受P波、SV波影响,洞身直径每增加2 m,环向、径向应力分别增大约16%、21%;衬砌厚度每增加0.1 m,径向应力降低10%左右,当地震波垂直隧洞轴线入射时,衬砌厚度超过1.0 m后,对应力的影响效果减弱.     

不同薄壁墩间距的连续刚构桥动力响应分析

以某连续刚构桥为研究对象,用有限元分析程序Midas civil构建结构模型,以时程分析的方法研究了墩间距对连续刚构桥的动力特性及地震反应的影响。结果表明:墩间距对桥梁的自振频率有一定影响,但对自振特征影响不大;当墩间距较小时(3 m),主梁的弯矩及剪力、墩底弯矩及剪力、跨中弯矩及竖向位移、梁端位移均没有明显地变化;当墩间距达到3 m,即主跨径的3/40时,梁端弯矩及剪力有较为明显地变化。     

混凝土内支撑尺寸效应对基坑支护的影响分析

文章基于南京河西某工程的地质模型,进行了不同长度支撑约束下基坑支护桩位移、弯矩、剪力以及支撑轴力的变化情况对比分析。结果表明:随着支撑长度的增加,第1道支撑轴力均减小,且减幅较小,下部支撑轴力均增大;随着支撑长度的增加,挖深6.0 m时支护桩变形和内力变化均较小;挖深10.0 m和14.0m时,支护桩弯矩均增大,正剪力均减小,负剪力均增大。     

梁桥非线性随机地震响应的概率特性

为了分析随机地震作用下桥梁结构非线性响应的概率特性,采用Monte-Carlo数值模拟的方法,并利用弹塑性纤维梁柱单元模型模拟梁单元的非线性行为,对连续梁桥在不同地震峰值加速度作用下的非线性位移及内力时程响应进行了研究.得到了:墩顶位移非线性包络响应服从对数正态分布;桥墩轴力非线性包络响应的概率分布介于对数正态分布和极值I型分布之间;墩底剪力和弯矩非线性包络响应近似服从正态分布;墩底曲率非线性包络反应服从对数正态分布.研究表明:在相同场地条件下,地震峰值加速度的变化不影响结构非线性响应的分布类型,但对非线性响应的变异性影响较大.     

泉州后渚大桥温度场测试与温度内力分析

泉州后渚大桥主桥为5跨预应力混凝土连续刚构桥,通过对施工阶段温度场的监测,得到混凝土箱梁高度方向与箱内外温度场的分布规律.以修正后的有限元模型为基础,考虑整体升温或降温,计算了连续刚构桥梁的温度内力和变形.结果表明:与恒载内力相比,温度变化产生的内力不可忽视;升温使边墩的弯矩减小,轴力和剪力加大,而中间桥墩的内力变化正好与边墩相反.     

多点输入下大跨网架结构地震响应分析

基于绝对位移法建立了多点输入分析模型,采用三角级数法人工合成多点非平稳地震动。选取90 m跨度的正方形及长方形多点支承网架为研究对象,分别对两大跨结构进行一致和多点地震动输入下的动力反应分析。采用基础隔震,通过时程分析研究隔震前后两结构的响应规律差异。结果表明:在水平地震作用下,未隔震模型在一致输入下上部网架各杆件最大轴力相差不大,而在多点输入下相差较大;正方形结构上部网架节点最大加速度响应在多点输入下增大,而长方形结构却相反;隔震后结构响应有了大幅度的减小,多点输入与一致输入轴力响应规律几乎一致。在竖向地震作用下未隔震正方形结构在多点输入下的杆件轴力与支承柱柱底弯矩,与一致输入相比均有所增大,其中长方形结构增幅更大;隔震后结构在一致输入下轴力响应反而增大,可见竖向地震作用时应多加考虑地震动空间效应。     

广州洲头咀沉管隧道地震响应研究

采用弹性地基梁理论计算了广州洲头咀沉管隧道的地震响应,在假定管段接头为刚接、铰接和半刚接3种工况下,计算了隧道在纵向和横向振动时的轴力、剪力和弯矩时程.结果表明:1)隧道的各种内力响应时程图形形状与输入地震波基本一致;2)采用刚性接头时的最大轴力、剪力和弯矩较其他两种工况更大;3)半刚性接头对于沉管隧道在地震作用下的轴力、剪力和弯矩力学性能均有一定改善,这与有关文献的研究结果是一致的;4)在采用半刚性连接时隧道的接头内力和转角均较大,在实际工程应用中如采用该种连接方式,建议进行地震作用下的接头内力和接头相对位移验算.     

内倾角对中承式钢箱提篮拱桥抗震性能影响分析

目的为了研究拱肋内倾角对拱桥抗震性能的影响,比较不同内倾角拱桥的位移及内力响应.方法利用有限元分析软件ABAQUS建立拱肋内倾角分别为0°、4°以及7°的中承式钢箱提篮拱桥多尺度模型,沿横桥向和顺桥向输入强震,分析中承式钢拱桥的拱脚截面、拱顶截面、主梁跨中截面和1/4拱跨截面的位移和内力响应.结果在横桥向地震动作用下,结构的位移响应随内倾角的增大而减小.在内力响应方面,随着内倾角的增大,拱桥四个截面轴力均增大,在1/4跨截面至拱顶截面的弯矩和剪力减小.顺桥向地震作用下,随着拱肋向内倾斜,拱桥位移响应、轴力和剪力逐渐减小,弯矩响应变化不明显.结论增大拱肋内倾角可有效提高拱桥的抗震性能.     

连续刚构桥合龙对顶效应计算分析

连续刚构桥在进行中跨合龙浇筑前,需在其两端施加一对由跨中向边跨方向的对顶力致使墩顶产生预偏移,以消除或减轻混凝土因环境温度改变和收缩徐变等后期因素所造成的主墩向跨中偏移的不利趋势,从而优化桥梁整体受力状态,避免因墩底弯矩过大而导致开裂,同时保证桥梁整体线型良好。本文通过建立全桥有限元模型,在考虑主梁拉力、墩顶顺桥向位移和墩底弯矩的基础上计算出理论上合理的对顶力,评价其对顶效果,并应用于背景桥梁,验证其可行性与正确性,为同类型桥梁合龙对顶力的取值提供参考。     

斜拱肋倾角变化对斜靠式拱桥地震响应的影响

以某钢管混凝土斜靠式拱桥为例,建立了空间杆系有限元计算模型,研究了斜靠式拱桥斜拱肋倾角变化对拱桥基频、地震内力和位移响应的影响. 研究结果表明: 随着斜拱肋倾角的增大,斜靠式拱桥的侧向刚度显著提高、主拱肋和斜拱肋在横桥向地震作用下的轴力和面内弯矩均有不同程度的减小;而在纵桥向地震作用下,斜拱肋倾角变化对主拱肋的轴力和面内弯矩影响较小.     

空间地震动作用下大跨度拱桥地震响应分析

基于空间非平稳地震动场模型,应用谐波合成法模拟生成了用于空间地震动输入的地震动加速度时程。在此地震动输入下,以重庆菜园坝大桥作为模型原型,采用时程分析方法详细研究了此种大跨度拱与刚构组合桥在一致输入、行波输入和多点输入下的地震响应特性。分析结果表明,地震动空间变化对主拱的轴力和拱桥跨中构件对称反应影响显著,使其大部分反应明显增大;而刚构的大部分内力都有减小。     

偏心堆载引起的盾构隧道横向受力理论计算

针对隧道邻域内偏心堆载工况导致隧道破坏,考虑偏心堆载和盾构衬砌环间作用力的影响,基于修正惯用法,推导出衬砌围压和内力(弯矩、轴力、剪力)的计算公式。通过算例分析,研究堆载数值、堆载位置和隧道埋深对隧道衬砌围压和内力的影响规律。研究结果表明:偏心堆载会使隧道衬砌围压产生不对称分布,其中加载侧的围压大于非加载侧的围压,最大围压出现在加载侧的下方;偏心堆载对加载侧的弯矩和剪力影响较大,对轴力影响较小;随着堆载载荷不断增大,衬砌围压和剪力整体不断变大,零剪力的位置不变;随着堆载中心偏移距离变大,衬砌围压和弯矩不断减小;随着隧道埋深增大,衬砌围压和轴力变大,堆载对隧道产生的附加应力减小。     

不同支座对异形斜交梁桥减隔震性能的影响研究

随着城市桥梁发展,城市立交匝道上异形梁斜交梁桥大量增加,对于高烈度地区异形斜交连续梁桥减隔震的问题,以甘肃(天水)国际陆港城陆港大道上异形斜交梁桥为研究对象,采用非线性时程分析方法,研究异形斜交梁桥采用普通橡胶支座、超高阻尼SHDR支座和摩擦摆FPQZ支座的地震反应.结果表明:异性斜交桥梁结构采用FPQZ支座,结构前三阶自振周期增大最大,FPQZ支座在增大周期方面比SHDR支座效果更好;采用SHDR支座,固定墩和活动墩纵横向墩底内力随入射角的变化幅度较FPQZ支座小,且SHDR支座左右墩受力更均匀,对全桥的受力更为有利;异形中墩斜交梁地震作用下墩底内力和位移受地震波入射角的影响较大,工程设计中应充分考虑地震波入射角的影响,采用普通支座和减隔震支座时最大最小内力发生入射角也不相同,设计时应考虑.     

中心楼梯参与整体框架结构计算的地震反应分析

现行的设计和PKPM程序均未考虑到楼梯参与整体框架结构的计算,但5．12汶川地震和4．14玉树地震表明楼梯间的破坏均很严重。利用有限性分析软件SAP2000建立了楼梯布置在几何中心的模型和无楼梯对比模型的框架结构。计算结果表明,考虑楼梯后：楼层位移减小,Y方向（顺着楼梯斜板方向）的刚度大于X（垂直楼梯斜板方向）方向刚度;楼梯间的框架柱的轴力增大了2．6倍,剪力X／Y方向增大了1．6／3倍,弯矩XIY方向增大了1．1／1．6倍;楼梯问梯柱轴力、剪力、弯矩是对比模型相应最大内力的0．71,0．73,0．3倍,说明按构造设计的梯柱也是抵抗地震的薄弱环节,尤其是轴力和剪力。针对楼梯间框架柱和梯柱的加强设计给出了建议。     

水平荷载下底部框架的内力计算方法

为研究水平荷载下底部框架砖房的底部框架力学性能,对400个考虑上部砌体影响的底部框架进行有限元分析,考察了底部框架梁柱线刚度比和托梁高跨比对水平荷载下,底部框架托梁梁端弯矩与框架柱顶端弯矩比值、托梁梁端轴力与框架柱剪力比值、托梁梁端剪力与框架柱轴力比值;底部框架柱的反弯点和剪力分配的影响规律,以及托梁的内力分布.结果表明:与纯框架相比,考虑上部砌体影响时的框架托梁梁端弯矩和剪力均较小,梁端轴力较大.基于底部剪力法,给出了考虑上部砌体影响的水平荷载下该类建筑的底部框架内力计算方法.