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.     

双薄壁高墩曲线多跨连续刚构桥自振特性分析

为确定双薄壁高墩曲线多跨连续刚构桥的自振特性,以某双薄壁高墩曲线五跨连续刚构桥为实例,应用ANSYS有限元软件中的Solid 65实体单元和Beam 188梁单元建立该桥空间有限元计算模型,同时利用Midas/Civil建立大桥空间梁单元有限元模型,探讨不同软件、不同单元类型以及预应力张拉对双薄壁高墩曲线多跨连续刚构桥自振频率的影响,分析曲线桥梁结构的平曲线半径对双薄壁高墩曲线连续刚构桥的自振特性的影响,最后按照桥墩等线刚度的原则分析墩高对双薄壁高墩曲线连续刚构桥的自振特性的影响.计算结果表明:曲线连续刚构桥第1阶振动模态一般为纵飘;曲线桥梁结构动力特性及其力学行为的分析,建议选用可考虑翘曲的Beam 188梁单元模型;对于高等级公路中的曲线半径较大的双薄壁高墩曲线连续刚构桥,曲率半径对桥梁的自振特性影响很小;在保持墩线刚度不变的前提下,结构的自振频率随着墩高的增大而减小,可以通过优化墩的纵桥向厚度或双薄壁墩间距改善结构的整体刚度.     

高烈度区高低墩曲线刚构桥地震分析

为了了解高烈度区高低墩曲线刚构桥的地震响应特性,选取云南某高低墩曲线刚构桥为工程背景,利用MIDAS软件中的纤维单元对其进行非线性动力弹塑性分析,得到桥梁的动力特性与地震动响应。结果表明:地震动在顺桥向加载下,墩底控制截面出现最强地震动响应,且高墩比低墩更为剧烈;在横桥向加载下,低墩截面出现最强的地震动响应,抗弯能力的变化趋势更加敏感。高、低墩桥墩横向抗推刚度相差明显,加载时主梁横向扭转。     

墩高对不对称高墩连续刚构桥力学特性的影响（英文）

对不同墩高下的不对称高墩连续刚构桥成桥阶段进行了力学特性研究,获得了高墩连续刚构桥在不同墩高下的主梁和桥墩的内力、位移变形特性.研究结果表明,桥墩墩高的变化对主梁内力、主梁竖向位移、墩内力、墩横向位移均产生不同程度的影响,其中对跨中主梁竖向位移和墩顶剪力的影响较大,主梁竖向位移随着墩高的增大而增大,最大位移处平均增幅14.3%,墩顶主梁剪力随着墩高的增大而减小,平均变化率37.1%.     

基于实际场地和碰撞双重效应的高墩大跨连续刚构桥易损性分析

为了研究实际场地和碰撞双重效应对高墩大跨连续刚构桥易损性的影响,以某高墩大跨连续刚构桥为研究对象,基于OpenSees软件建立不同伸缩缝宽度取值对应的有限元模型,并将基岩地震波按桥位处实际土层特性转化为地表地震波,进行增量动力非线性分析(多点激励),同时与未考虑实际土层过滤影响(一致激励)的结构响应进行对比分析.研究表明:随伸缩缝宽度的增大,碰撞效应使2#墩(次高墩)在一致激励作用下的损伤概率逐渐大于多点激励情况,最大差值为0.28;碰撞效应使3#墩(最高墩)损伤概率降低,且一致激励低估了3#墩各损伤阶段的损伤概率,最大低估量为0.35;随基岩地震波加速度峰值的增加,一致激励作用下2#墩的位移延性系数概率需求值逐渐大于多点激励时的需求值,而多点激励作用下3#墩的位移延性系数概率需求值均大于一致激励情况.实际场地和碰撞效应对大跨度连续刚构桥的高墩和低墩易损性影响不同,需在抗震设计中综合考虑.     

大跨径连续刚构桥高墩设计与稳定性

以高墩大跨连续刚构桥为研究对象，收集大量已建桥梁主墩的设计类型、截面参数和系梁的设置；利用有限单元法，对典型桥梁主墩在不同的设计参数下的内力和稳定性进行计算分析；将其结果进行比较，归纳出高墩大跨径刚构桥主墩类型（独墩或双肢墩）、主墩截面设计参数顺桥向宽度b的确定、在主梁悬臂施工中产生的不平衡弯矩所需双薄壁墩的间距H和系梁个数与结构稳定性的规律。结果表明：主墩长细比是稳定性的敏感参数；大跨径时，主墩设置为双肢空心薄壁墩，双肢间距大多在8m以上；高墩可设置1～2道横系梁，增加更多横系梁对桥梁稳定性无益，要综合内力分析来确定系梁个数。     

高墩大跨连续刚构桥地震反应的行波效应研究

运用大型结构分析程序Midas/civil在地震波作用下,对某一实际高墩大跨连续刚构桥的地震反应的行波效应进行了时程分析的数值模拟,分析了高墩大跨连续桥在顺桥向地震波作用下不同的相位差的行波效应,以及行波效应对桥梁高低墩墩差产生的影响.结果表明:行波效应对高墩大跨连续桥的影响很大,桥梁高低墩墩差越大行波效应越明显,高墩大跨连续桥在抗震设计时应考虑行波效应.     

矮墩式刚构桥受力行为仿真分析

矮墩式刚构桥与常见的大跨、高墩连续刚构桥存在着较大差异,由于跨度小、墩较矮、约束强,导致温度、支座沉降等因素对结构的受力行为影响较大,文章通过有限元计算,对矮墩式刚构桥受力行为进行分析,给出了相应结论和建议.     

提速条件下重载铁路小半径曲线32m简支T梁动力性能试验研究

通过对不同轴重、不同速度情况下朔黄铁路芦沟特大桥32m跨度简支T梁进行运营性能试验,测试桥梁结构动力响应,研究提速状态下桥梁结构的动力响应规律。研究结果表明:在30～70km/h时速重载列车作用下,32m简支T梁的横向自振频率、跨中横向振幅、横向加速度、动力系数以及墩顶横向振幅和桥墩横向自振频率均符合《铁路桥梁检定规范》相关要求;随着列车速度提高,桥跨结构横向振动和竖向振动明显增大,墩顶横向振动也有逐渐增大趋势;随列车轴重增加,桥跨结构跨中动挠度逐渐增大,而其他动力性能参数变化规律不明显。     

多跨连续刚构桥合拢方案分析

针对大跨度多跨高墩连续刚构桥合拢顺序(合拢方案)对结构内力和累计位移影响规律研究的不足,以8跨一联、主跨120 m、墩高110.3 m的湖南省汝城至郴州高速公路的文明特大桥为例,采用对比的方法分析了大跨度多跨高墩连续刚构桥合拢顺序对结构受力以及位移的影响,以及采用一次张拉或两次张拉两种张拉方式张拉合拢段预应力钢束对合拢...     

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.     

大跨曲线高墩连续刚构桥自振特性研究

以栗子坪大桥为实例,研究大跨径曲线高墩预应力混凝土连续刚构桥的自振特性。应用Midas有限元软件分别建立直线桥、曲率半径分别为1 500 m、2 000 m和2 500 m的曲线高墩预应力混凝土连续刚构桥的有限元计算模型,计算得到该桥梁结构的自振频率和振型。分析计算结果可以得出结论:曲线桥与直线桥的振型特征大致一样,随着曲率半径的减小,桥梁前几阶振型中各个方向振型的耦合程度变大;大跨径曲线高墩预应力混凝土连续刚构桥的第1阶振型为桥墩纵向振动,桥墩纵向弯曲刚度更弱;桥梁第2阶振型为主梁横向弯曲振动,且前15阶振型中有6阶是主梁和桥墩的横向振动,主梁横向抗弯刚度相对于竖向刚度较小;随着曲率半径的减小,基频逐渐减小,曲率半径较大(如1 500 m以上)时,曲率半径的变化对大曲率半径连续刚构桥周期的影响较小。计算结果对认识大跨径曲线高墩连续刚构桥的振动特点有较大参考价值。     

高墩大跨连续刚构桥静动载试验

目的评价高墩大跨连续刚构桥在试验荷载作用下的承载能力与工作性能,为此类桥型的设计施工和运营养护提供参考.方法以云南省沾益至会泽高速公路牛栏江大桥为工程背景,荷载试验包括静载试验、动载试验,分别测试静载工况下各控制截面的应力状态和整体挠度,动载工况下桥梁的动态响应和振动模态参数.结果截面各测点的实测应力值、挠度值均小于理论计算值,桥梁的实际状况要好于理论情况.部分截面均出现了残余变形,相对残余变形小于20%.桥梁在无障碍行车工况下冲击系数在0.10～0.14;有障碍行车工况下冲击系数在0.20～0.29,说明桥面不平整时冲击效应较为明显.竖向一阶振动频率大于横向一阶振动频率,说明该桥竖向刚度强于横向刚度;同时该桥自振频率试验值均大于计算值.结论桥梁结构的整体刚度满足《公路桥梁荷载试验规程》(JTG/T J21-01—2015)的规定.桥梁结构承载力及变形满足公路一级设计荷载正常使用要求.     

能力谱方法在桥梁抗震性能评估中的适用性

为了探讨能力谱方法在桥梁抗震性能评估中的适用性,基于能力谱方法的基本原理,分别以4跨规则连续刚构桥和不规则的特大桥为例,采用能力谱方法和时程方法,分别计算了桥梁在不同地震水平下的地震响应,并将两种方法的计算结果进行了比较.结果表明:对于以一阶振型为主、受高阶振型影响较小的规则桥梁,能力谱方法相对于时程方法,其算法简单,精度满足要求,在桥梁抗震性能评估中具有一定的合理性和实用性;对于振动特性复杂的不规则大跨高墩桥梁,能力谱方法与时程方法存在较大误差,在抗震性能评估中应以时程分析方法为准.     

桥墩形式对曲线形连续刚构桥地震响应的影响

以西牛大桥为工程背景,将主墩分别设计为单柱式薄壁墩、双柱式薄壁墩和组合式墩柱3种形式,运用 Midas/Civil 软件对高墩大跨曲线形连续刚构桥进行三维地震动态时程分析,比较不同的桥墩形式以及曲率半径对高墩大跨曲线形连续刚构桥抗震性能的影响。分析结果表明,在主梁弯矩分配上,双肢墩和组合墩要优于单肢墩,而在主梁位移与墩顶轴力方面,组合墩也具有明显的优势;在桥墩形式不变的情况下,随着曲率半径的增大,主梁跨中弯矩和竖向位移先出现明显的减小,之后趋于平缓。     

考虑高墩二阶效应的简化迭代计算方法

为快速计算高墩侧移所致的二阶效应,在经典解析法的基础上,提出一种新的计算高墩二阶效应的简化迭代方法.根据高墩与上部结构的不同约束情况,推导建立相应的迭代计算公式.将简化迭代算法分别应用于一座高墩连续刚构桥和一座高墩连续梁桥算例中,并将计算结果与有限元法计算结果进行对比.结果表明,经过4次迭代计算后,本方法即可达到收敛条件;对于高墩连续刚构桥算例,墩顶水平位移和墩底弯矩的简化迭代计算结果与有限元模型计算结果的相对误差分别仅为-0.11%和-1.18%;对于高墩连续梁桥算例,两者相对误差分别仅为1.04%和1.02%.     

双肢薄壁墩稳定性分析

高墩大跨连续刚构桥在近年有很大的发展,但墩越修越高所带来的就是高墩的稳定性问题。在全面介绍稳定问题的基础上,采用能量法推导了高墩双肢薄壁墩稳定临界荷载。     

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.     

双悬臂状态高墩连续刚构桥的风振及控制研究

高墩连续刚构桥是跨越山谷深壑的主要桥型之一。对于尚未合拢、处于双悬臂状态的连续刚构桥风振效应是其冬季停工期间的应重点考虑的安全问题。通过对双悬臂状态雁宿崖大桥的抖振时程分析,计算了双悬臂状态连续刚构桥在风荷载作用下出现的横桥向振动响应。研究了悬臂长度、风速与横向位移之间的关系,并提出用缆风绳抑制风致振动的措施。分析表明,缆风绳能有效减小双悬臂状态下的连续刚构桥风致振动。     

预制拼装等边箱型墩抗震性能指标分析

采用IDA法对预应力预制拼装箱型高墩的抗震性能和性能指标进行研究,对墩底截面曲率、墩顶位移、预应力3个基本性能指标在预应力预制拼装箱型高墩领域的适用性进行探讨.结果表明:对于预应力预制拼装箱型高墩来说,由于高阶振型的影响,墩顶位移的大小并不能准确表征构件的损伤状态,不适合作为抗震性能指标;当墩底曲率达到极限曲率时,墩底截面曲率增加幅度远大于墩身截面曲率,可以很好地反映构件的损伤状态;选用墩底截面曲率并结合预应力指标作为性能指标,能较好地表征构件的损伤状态.相关研究结论可为该类型高墩的抗震分析和设计提供借鉴.