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不同的地震动空间条件下的平稳随机地震响应特征,分析了局部场地效应、部分相干效应和行波效应对大跨度拱桥地震响应的影响,揭示了地震动空间变化对大跨度拱桥随机地震响应的影响规律。阐明了局部场地效应对大跨度拱桥地震响应的影响与其构造特性、位置、边界条件等因素有关;考虑空间相干效应可减小大跨度拱桥的地震反应;地震内力响应随地震视波速的增大而减少。     

大跨度结构地震行波效应研究

借助于虚拟激励法,深入研究了行波效应对结构地震响应的影响.对于一具有两个地面支撑的单自由度体系,推导出内力功率谱的解析表达式;以此为基础,分析了地震波视波速对体系极值响应的影响,并讨论了动态相对位移和拟静位移分量对体系极值响应的贡献.计算结果表明,对于跨度较大或地震波视波速较小的结构,内力随视波速的变化显著发生改变;动态相对位移和拟静位移分量对体系极值响应的影响与结构的自振频率和波速都有很大关系.最后,对一实际悬索桥采用不同地震波视波速进行了随机地震响应分析,计算结果进一步表明行波效应对结构地震响应的影响非常大.     

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。     

大跨度渡槽考虑流固耦合的纵向地震响应分析

以大跨度简支梁式渡槽为对象,研究其在纵向地震一致激励,以及考虑行波效应时的纵向流固耦合响应.研究表明槽墩墩顶与槽身之间的纵向错动位移值在有行波效应时明显大于激励一致的情况.因此,行波效应更容易导致渡槽纵向失稳破坏.并且槽墩墩顶与槽身之间的纵向错动位移的最不利情况都是纵向约束在高墩一侧两端支撑不等高的渡槽.因此,设计时应避免.另外,对纵向稳定最有利结构在一致激励情况下是纵向约束在矮墩一侧两端支撑不等高的渡槽结构,而在激励存在行波效应情况下是两端支撑等高的渡槽结构.     

行波效应下大跨度多塔斜拉桥随机地震响应研究

鉴于大跨度多塔斜拉桥塔多、跨径大、结构体系复杂及空间耦合效应明显等特点,论文对嘉绍跨江大桥进行多点多维随机地震响应分析.研究结果表明,与一致激励相比较,考虑行波效应后结构的内力和位移均方根响应均明显减小,对结构抗震设计有利;同时也得到了一些嘉绍大桥特有的响应特征:纵向限位约束增加塔柱内力响应,刚性铰对多塔斜拉桥静动力特...     

大跨度钢桁架拱桥的空间地震响应分析

基于多自由度空间体系地震响应分析的基本理论,得到大跨度桥梁的空间地震响应分析方法,并运用线弹性有限元理论将其程序化,分析过程包括桥梁有限元建模、地震动的选择、动力时程分析等。以重庆朝天门长江大桥—三跨中承式连续钢桁架拱桥为例,分别研究大跨度钢桁架拱桥在一致激励和行波效应作用下的地震响应。研究结果表明:对于此类型桥梁的拱肋,在一致激励下,纵向位移最大峰值出现在1/4中跨附近,中跨下拱肋左拱脚处的单元内力峰值最大;竖向地震动和行波效应对结构位移和内力的影响较大。     

多点激励下大跨度网架结构的地震反应分析

为了研究地震行波效应对大跨度结构的影响,采用时程分析方法对大跨度网架结构进行了多点地震输入下的反应分析,并与一致地震输入结果进行比较,得出了地震行波效应对结构的影响。结果表明:随着视波速的减小,行波效应对结构的影响增大,上部网架超载杆件百分比与行波效应影响系数大于1.2及1.6的网架杆件百分比均增加;行波效应对下部支承柱的影响依据柱子空间位置、内力类型、视波速大小、地震波水平分量输入方向不同而不同。因此,在大跨度网架结构设计中应注意多点地震作用对支座附近杆件的影响,在对支承柱进行多遇地震下的抗震计算时建议对下部边跨各柱弯矩放大1.2倍,跨中各柱弯矩放大1.4倍,各柱轴力放大1.2倍。     

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.     

行波效应下混凝土V形折板网壳地震响应分析

为了研究行波效应对混凝土V形折板网壳的影响,采用有限元动力时程法,分别计算了一致地震输入和考虑行波效应的多点地震输入下结构的地震响应,考察了两者之间的差异,深入分析了结构在行波激励下的地震反应规律.结果表明:行波效应对结构的地震响应影响较为显著;行波效应的影响集中在支座附近以及纵向脊线拱与横向脊线拱的交汇位置;行波效应...     

行波效应对大跨度空间网格结构地震响应的影响

建立了一系列的标准正方形平板网格模型,分别采用时程分析法和随机振动虚拟激励法分析了不同跨度的网格模型在不同视波速的行波激励下的地震响应,并与一致激励下的地震响应进行了对比．结果表明,行波效应对网格结构杆件应力的影响随行波视波速的减小而增大,且对不同位置杆件的应力值的影响有所不同;当行波视波速小于500m／s时,行波效应对跨度大于60 m的网格结构控制杆件内力的影响程度大于lO％;当行波视波速一定时,行波效应对杆件控制内力的影响随网格结构跨度的增大而增大,不同地震激励下的行波效应差别很大．可见,行波效应对大跨度空间网格结构地震响应的影响显著;在空间网格结构抗震设计中,当结构跨度大于60 m、行波视波速小于500 m／s时,必须考虑行波效应对网格结构控制杆件内力的影响．     

多点激励下大跨度连续刚架拱组合桥的空间地震响应分析

新光大桥位于广州新光快速路主干线,是世界上第一座三跨连续钢桁拱与钢筋混凝土V型刚构结合的钢-混凝土组合体系桥梁,主桥跨度为177 m 428 m 177 m,在目前同类型桥梁中,主桥长度位居世界第一. 该桥结构新颖、造型独特. 本文以广州新光大桥为例,详细分析了大跨度连续刚架-拱组合结构桥梁在纵桥向和横桥向地震一致激励和多点激励作用下的地震响应. 研究表明多点激励对主拱肋上、下弦杆以及V型刚架斜腿地震内力响应均有较大影响,而对边拱肋轴力影响很小,并且纵桥向多点激励要比横桥向多点激励对结构的影响要明显.     

新光大桥的动力特性和地震行波效应研究

新光大桥位于广州新光快速路主干线,是世界上第一座三跨连续钢桁拱与钢筋混凝土V型刚构结合的钢-混凝土组合体系桥梁,主桥跨度为177 428 177 m,在目前同类型桥梁中,主桥长度位居世界第一.该桥结构新颖,造型独特.文章主要针对新光大桥的动力特性和地震行波效应进行了详细研究.在两水准、两阶段抗震设防思想下给出了主要控制构件在考虑行波效应情况下的内力,并与纵桥向地震一致激励作用下的内力进行了比较;同时给出了在不同剪切波速下,主拱顶截面的位移时程曲线.研究表明行波效应以及地面剪切波速度对大跨度连续刚架钢桁拱桥的地震响应有着较大的影响.     

非自平衡张弦梁体系加固大跨度连续刚构桥的加固成效与地震响应研究

随着我国经济的高速发展,伴随着交通量和车辆荷载的剧增,大跨度连续刚构桥暴露出严重的下挠和裂缝等病害致自身承载力严重不足的问题迫切需要得到解决,同样问题不乏出现在分布于地震带的大跨度连续刚构桥中。目前,在大跨度连续刚构桥加固技术方面,特别是针对其加固后的地震响应研究和应用仍较缺乏。为此,提出了一种用于加固大跨度连续刚构桥的非自平衡张弦梁体系,并以重庆奉云高速公路孙家沟大桥为依托工程,从基于超载和预应力损失影响下的静力分析和三维地震响应分析的动力分析两方面分析研究加固结构的受力特性。分析表明,非自平衡张弦梁体系可以有效地提高大跨度连续刚构桥的承载能力,且在一定程度上提高了桥梁结构的抗震能力。     

大跨度铁路连续梁拱组合桥地震响应及减震特性

为研究大跨度铁路连续梁拱组合桥梁的地震响应及减震特性,以兰渝线上某连续梁拱组合桥为例,建立了考虑桩土共同作用的桩-墩-梁-拱一体化有限元模型.利用反应谱和时程分析法探讨该桥的地震响应规律,分析了高阶振型、几何非线性、行波效应等因素的影响,并对该桥设置速度锁定装置后的减震效果进行了分析.研究结果表明:两种分析方法下该桥最大内力均出现在拱脚处;截面内力主要由低阶振型(前30阶)控制,高阶振型的贡献较小;随行波视波速的增加,拱桥不同位置的地震响应值有较大变化;速度锁定装置能显著减小固定墩的墩顶位移和墩底内力,其内力最大减幅可达24.56%.     

土-桩-结构相互作用对大跨度CFST拱桥地震反应的影响

以湖南益阳茅草街大桥为研究对象,采用J.Penzien质量-弹簧体系模拟桩基础与地基,基于ANSYS软件建立了该桥大跨度中承式钢管混凝土(CFST)系杆拱桥的三维有限元模型.以此为基础对茅草街大桥的地震反应进行了空间非线性时程分析,研究了不同地震动输入下土-桩-结构相互作用对该桥地震响应的影响.研究结果表明,土-桩-结构相互作用对大跨度CFST拱桥地震反应的影响易受地震动输入方式等因素的影响,非常复杂,但是当基础刚度得到保证后,采用拱脚固结模式进行抗震分析是可行的.     

考虑风偏角影响的大跨径拱桥横向风荷载试验

依据某大跨径拱桥全桥气弹模型风洞试验,研究了不同风偏角下结构的横向风荷载响应。试验对模型的动力特性和静力刚度进行了测定,并采用紊流场模拟桥址处的风环境,进行了0°～90°风偏角下不同风速的试验。试验验证了该拱桥的气动安全性。数据分析结果表明:当风向为正横桥向时,桥梁结构的风作用处于最不利状态,结构关键位置随风偏角的增大而增大;斜风向下桥梁实际风荷载效应比采用三角函数分解方法叠加得到结构风荷载效应更为不利。