地震下桥墩动水压力分析

对地震下圆柱形桥墩上的动水压力,提出了一个半解析半数值方法,针对弹性桥墩结构,利用Trefftz完备函数分别构造了流体的弹性振动速度势和刚体运动速度势,采用梁单元有限元方法求解耦联运动方程,与其他方法相比,这一方法计算相对简单、有效,并可考虑表面波效应和流体的压缩影响.算例表明,这一方法具有较高的精度.     

考虑风浪流作用下的深水桥墩动力响应分析

考虑到跨江跨海大桥桥墩经常受到的是风浪流的共同耦合作用,在进行江海的深水桥墩结构设计时,除了波浪荷载作用之外,还需考虑风浪流环境荷载的影响是必不可少的。基于此,本文在流固耦合研究成果和流体理论基础上,考虑附加质量和流固耦合效应的同时,运用ANSYS有限元软件的流固耦合模块计算深水桥墩在流速及风荷载影响下的响应,并利用数值编程工具MATLB对不同工况下的桥墩响应结果进行分析比较。结果表明:当激励荷载为风浪流时,输入风、浪及流的频谱特性以及风、流的速度都将对深水桥墩结构的动力响应产生不同程度的影响。因此在深水桥墩结构设计时,应该针对待建桥梁所处的地理水文条件,合理的选择环境荷载进行设计计算,以提高结构的安全度。     

深水桥梁动水效应规范算法的近断层地震动检验

以典型深水桥梁的等效单墩模型为对象,以代表性近断层地震动为输入,采用考虑桥墩水体动力相互作用的流固耦合全数值计算方法,检验了我国、日本以及欧洲相关规范动水效应计算方法的准确性.结果表明:水环境的存在会导致结构自振周期的延长,各规范方法的误差率随水深增加而变大,欧洲规范偏大,日本规范偏小,我国铁路规范最接近流固耦合法计算值.在分布动水压力方面,我国铁路规范存在一定偏差,日本规范明显偏大,在墩底处约为流固耦合法计算值的5倍.在总动水压力方面,日本规范偏于保守,不同水深下的误差率在90％～153％;我国公路细则误差率在-50％～-61％;我国铁路规范最接近流固耦合法计算值,其误差率在-46％～30％.在总动水压力的作用位置方面,我国公路细则较为合理,而我国铁路规范给出的作用位置偏高,日本规范则偏低.在动水压力下的结构地震响应方面,欧洲规范计算结果偏大,日本规范结果偏小,我国铁路规范结果吻合度最高.总体来看,我国铁路规范精度较高,但在分布动水压力及总动水压力的计算上还存在改进空间.     

地震时作用于深水桥墩上的动水力及对桥墩动力响应的影响

基于势流体理论,针对一典型实体矩形截面桥墩,分析了不同水深时,动水对桥墩自振特性的影响.研究了不同水深和地震波类型等条件下,作用于桥墩上动水压力的分布规律及其合力作用点位置,并分析了动水对矩形截面桥墩在地震作用下动力响应的影响.结果表明,由于动水和结构相互作用的影响,矩形截面桥墩的自振周期、墩底弯矩及剪力的峰值会随着水深的增加而不断增大.动水使墩底弯矩和剪力分别最多增大了31%和50%,因此动水对桥墩动力反应的影响不可忽略.并且,不同类型地震波对作用于桥墩上的动水压力分布的影响也不相同.根据日本规范计算作用于矩形截面桥墩上的动水力的结果与本文的结果更为接近.     

库水可压缩性对重力坝动力特性和地震响应的影响

采用ABAQUS中的声学单元模拟库水,探讨库水可压缩性对重力坝动力特性和地震响应的影响.首先建立了刚性直墙和柔性墙模型,采用声学单元模拟库水可压缩性,将动水压力结果与相关文献进行对比,验证了库水单元模型的正确性.然后以Koyna大坝为例建立了坝体-库水-地基有限元模型,分析了库水可压缩性对于坝体自振频率和关键部位地震响...     

基于FENAP平台的钢筋混凝土桥墩非线性动力分析

为精细模拟钢筋混凝土桥墩的非线性动力行为,基于钢筋混凝土纤维梁柱单元实用模拟分析平台FENAP,研究了结合纤维梁柱单元与有限元软件ABAQUS进行非线性动力分析的原理,推导了动力分析过程,并开发了FENAP平台的非线性动力分析模块.应用该模块分别模拟了钢筋混凝土桥墩在单向地震激励下的数值试验和钢筋混凝土桥墩在双向地震激励下的振动台试验.结果表明,基于FENAP平台所开发的非线性动力分析模块,可有效模拟钢筋混凝土桥墩的复杂非线性行为,可考虑双向弯矩和轴力的耦合作用,且求解精度和计算效率较高,为长大桥梁结构的地震灾变过程模拟提供了一种实用分析手段.     

水流、波浪作用下复杂桥墩动力响应

为了明确水流和波浪作用下复杂桥墩动力响应特点,以某4柱桩柱式框架墩连续梁为依托,运用ANSYS建立桥梁（墩）-水耦合数值分析模型,分析桥墩在水流作用下绕流,对单墩和桥跨结构中该墩在不同流速、不同波高以及波、流联合作用动力响应进行研究。研究表明：绕流分析显示各墩柱速度场和压力场不对称;水流单独作用时,动力响应均随着流速和水深的增加而增大;与单墩相比,由水流产生的桥梁结构中桥墩动力响应小,且动力响应随流速和水深增加而逐渐增大;波浪单独作用时,单墩和桥梁结构中桥墩的动力响应均在波峰作用时产生最大值,在波谷作用时产生最小值;随着波高增加,桥墩和桥梁动力响应在波峰和波谷处动力响应最值随之增大;随着入水深不断增加,波浪对单墩和桥梁结构中桥墩的动力作用越显著;波、流联合作用时,桥梁结构中桥墩动力响应均随着波高和水深增加而增加,波峰时动力响应最值随着流速增加而增大,波谷时动力响应最值随着流速增加而逐渐减小,水流影响系数最大12.96%,表明波浪在动力响应中起主导作用;波浪波向和水流流向相同时,波、流联合作用动力响应并非两者单独作用叠加。     

深水高桩承台基础地震动水效应数值解析混合算法

针对桥梁深水高桩承台基础—水体耦合动力问题,首先建立了深水高桩承台基础简化数值分析模型,针对桩身,给出了基于水下桩基尺度的桩身动水附加质量解析算法,并计人群桩效应的影响;针对承台,提出了动水附加质量简化有限元计算方法,依靠基于势流体单元的合理的流体动力学数值表达,即考虑了承台真实几何尺寸,又兼顾了其振动周期对承台动水效应的影响,从而得到了地震作用下高桩承台基础地震动水效应数值解析混合算法.以四桩高桩承台试验模型为研究对象,利用该方法进行模态及时程分析,通过与试验及其他数值、解析结果比较,表明本算法与试验及完全数值方法吻合良好,其计算精度与计算效率得到有效改善.该研究对深水高桩承台基础的抗震分析和设计具有参考价值.     

沉箱上圆柱形浮体的响应和水动力特性分析

文章采用线性波理论和特征函数展开法,推导了带沉箱圆柱形浮体的辐射和绕射速度势解析表达式,并对垂荡运动和水动力垂向分量进行了数值分析;研究表明相对较大的沉箱不仅改变了浮体垂荡运动幅值和水动力垂向分量幅值,而且改变了幅值的变化趋势;相对较小的沉箱对浮体的垂荡运动和水动力垂向分量的影响可以忽略.     

地震作用下深水高墩刚构桥梁的动力响应分析

高墩大跨连续刚构桥梁的抗震性能是桥梁设计人员重点关注的问题.当高墩处于深水之中,由于桥墩外围的水和桥墩体内的水将由于震动而同时对桥墩产生作用,对其进行动力响应分析更为困难.在计算墩水耦合效应时采用Westergaard理论,对一座连续刚构桥梁的地震动力响应进行了反应谱分析和时程分析.研究结果认为考虑墩水耦合效应后,桥梁...     

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.     

基于MARC的钢筋混凝土桥墩非线性有限元分析

在一组钢筋混凝土桥墩试验的基础上,采用有限元通用程序MSC.MARC进行了试验的模拟分析.在钢筋混凝土非线性有限元分析中通过采用不同的参数,实现了对试验结果的良好模拟,提出一些有关重要参数选取的建议,可供相似问题的钢筋混凝土有限元分析参考.     

高墩大跨径连续刚构弯桥全过程非线性稳定分析

基于非线性稳定理论,利用有限元法,对高墩大跨径连续刚构弯桥在悬臂施工和营运全过程中进行了特征值屈曲分析和考虑材料非线性大变形的稳定分析;对不同曲线圆心角、墩身长细比及考虑温度变化引起侧移的情况进行非线性稳定分析,归纳出高墩大跨径弯桥在施工和营运阶段的稳定荷载系数与弯桥圆心角、墩身长细比和温度变化的关系.结果表明:悬臂施工阶段是高墩大跨径弯桥施工和营运全过程稳定性的控制阶段,弯桥在施工阶段的非线性稳定荷载系数为成桥状态的63%;其非线性稳定荷载约为特征值屈曲荷载的40%;营运阶段墩身长细比的影响更为突出;温度变化对桥梁稳定性影响甚微.     

长联多跨连续梁桥非线性地震响应分析

连续梁桥以其结构刚度大、变形小、整体性能好等优点,在我国的城市和公路桥梁中分布极为广泛.橡胶支座隔震技术作为一种成熟的结构被动控制技术,已广泛应用于连续梁桥抗震设计中.长联多跨连续梁桥由于其跨数多、单联长度长,地震响应较一般连续梁桥明显,且其所需支座数量众多,选取抗震性能好且价格适中的橡胶支座是该桥型设计的重要工作之一.以漳河特大桥第二联为工程背景,采用普通板式橡胶支座代替原设计的HDR系列高阻尼隔震橡胶支座,利用有限元软件Midas/Civil开展了桥梁非线性地震时程分析.结果表明,桥梁墩高的变化会引起全桥刚度分布不均衡,造成地震惯性力在纵桥向分配不均,桥墩越矮所受地震惯性力越大;桥梁刚度对横桥向地震惯性力的分配影响不大;采用普通板式橡胶支座的长联多跨连续梁桥抗震性能可以满足规范要求.     

柔性悬索桥动力特性与地震响应分析

文章采用非线性的有限元理论对柔性悬索桥进行抗震分析,采用反应谱法与动态时程分析法对该桥在地震荷载作用下的响应进行了分析,时程反应分析与反应谱分析的结果存在较大差异,分析认为对于大跨度的柔性结构,反应谱法已不能适用.结合该人行悬索桥设计,将大跨悬索桥的设计理论与柔性悬索桥的实际情况相结合,根据计算结果采取相应的工程措施,注重结构的安全性、适用性、经济性和美观性,充分发挥柔性悬索桥的交通通行功能,对悬索桥的设计具有指导意义.     

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.     

连续刚构桥动力特性及地震响应分析

以某三跨连续刚构桥为例,利用大型通用有限元软件Ansys,研究了其结构自振特性,得出该桥自身的动力特性.选用Elcentro地震波作为输入地震波,运用动力时程分析法对全桥进行地震响应分析,得出在刚构桥设计及施工时,应该重点注意纵桥向的动力响应.对工程实践有一定借鉴作用.     

一类带强阻尼Kirchhoff型吊桥方程的长时间动力学行为

运用算子半群分解的方法,研究了一类带强阻尼kirchhoff型吊桥方程的长时间动力学行为.首先,在适当的假设条件下,得到方程的解半群;其次,验证了解半群在两个空间中的渐近紧性;最后,分别通过算子分解方法,得到此类带强阻尼kirchhoff型吊桥方程的整体吸引子和指数吸引子的存在性.