弹塑性H形桥塔上横梁横向减震研究

通过文献查阅, 确定采用截面曲率作为主要评价斜拉桥混凝土桥塔的地震损伤状态和损伤指标。 选择某斜拉桥为研究背景, 建立三维空间动力计算精细化有限元模型, 桥塔关键构件采用纤维截面单元, 考虑构件进入塑性的力学特性。 针对传统斜拉桥混凝土桥塔上横梁的设计方案, 考虑允许上横梁进入有限屈服, 同时提出采用钢箱上横梁替换传统混凝土上横梁, 利用钢材稳定的力学性能、 良好的屈服耗能能力的优点, 优化钢箱截面的屈服强度设计, 在相同强度地震波作用下对比分析桥塔地震内力及位移需求。     

纵向地震激励下倒Y形主塔斜拉桥的地震易损性分析

结合我国现役大跨斜拉桥的结构特点,以Ⅲ类场地上的倒Y型主塔斜拉桥为研究对象,选取20条实测地震波进行增量动力分析,同时将材料应变计算的截面曲率水平作为斜拉桥塔、墩、桩的损伤指标,据此求解斜拉桥塔、墩、基础等构件在不同地震动水平下超越不同损伤状态的概率,然后利用非线性拟合获得倒Y形主塔斜拉桥各构件地震易损性曲线,获得斜拉桥地震易损部位,损伤破坏过程的认识。研究表明：从各构件损伤的超越概率由高到低的排序上看,斜拉桥的主塔是最不易损的构件,而过渡墩桩基是最易损伤的构件;Y形主塔的易损部位主要集中在下塔底、中塔底、中塔顶三个部位。     

面向损伤识别的独塔斜拉桥模型的设计与分析

模型试验方法是桥梁结构损伤识别研究的一种重要手段。以某虚拟的独塔斜拉桥为原型,面向损识别设计制作了独塔斜拉桥试验模型。试验模型各主要构件（主梁、主塔、斜拉索）均独立加工制作,其中主梁选用铝合金材料,截面采用箱形,划分为不同长度的阶段,各节段均采用螺栓连接。通过改变节段板厚的方法实现主梁不同损伤程度的模拟,不同位置的损伤通过更换不同位置的板厚实现,从而方便的实现了模拟模型斜拉桥主梁的各种损伤状态。采用特殊的设计实现了斜拉桥结构索力的实时测试。对模型进行了静态试验,并与有限元模型计算的结果进行了对比分析。试验研究与数值分析为今后的损伤识别研究奠定了基础。     

斜拉桥桥塔纵桥向振动台试验研究

为了解强震作用下我国斜拉桥桥塔的抗震性能以及震害现象,通过调研确定典型斜拉桥原型,对其H型混凝土桥塔进行纵桥向振动台试验研究.基于斜拉桥的动力特点及振型分析方法进行桥塔模型的简化设计、制作和安装,输入不同类型及不同强度的地震波,对桥塔模型进行了振动台试验.结果表明:相比一般的Elcentro波和Chichi地震波,相同加速度峰值地震输入下,场地人工波激起桥塔的地震反应最剧烈,且随着地震动输入的不断加强,桥塔下塔柱、中塔柱靠近下横梁部位先后不同程度地出现了裂缝开展延伸现象,其中塔底向上30 cm区域内损伤较明显,存在多条贯通裂缝,塔底截面最外侧钢筋屈服,模型整体刚度有明显下降趋势,但桥塔抗震性能依然表现良好.     

简支梁状态判别的动力响应法

利用动力响应状态特征量为状态指标来判定简支梁在移动质量荷载下的状态是否变化。以矩形截面简支梁为例，考察出现局部损伤的情况，通过对大量计算结果的分析处理，选取对应移动质量荷载的敏感状态特征量－－加速度均方根值，提出了简支梁损伤判别的动力响应法－加速度均方根值法。     

双塔独柱式单索面预应力混凝土斜拉桥结构设计与分析

耿村阧大桥主桥为双塔独柱式单索面预应力混凝土斜拉桥,跨径布置为(75+150+75)m。主梁采用单箱三室大悬臂等截面混凝土连续箱梁,桥塔采用独柱式钢结构,采用塔梁固结、梁墩分离体系,斜拉索采用扇形单索面布置,桥塔墩采用钻孔桩群桩基础。基于Midas/Civil和ANSYS有限元软件,对该桥进行静力性能分析,并对主梁和主塔节段进行了局部应力分析,分析结果表明,斜拉桥成桥状态和运营状态结构受力状态合理,为今后斜拉桥的研究与合理设计提供了相关的参考数据。     

观光塔楼式桥塔的人行景观三塔斜拉桥设计

依据湖景公园超大跨径人行景观斜拉桥的设计要求,提出观光塔楼式桥塔的人行景观三塔斜拉桥结构体系,以观光塔楼式桥塔结构和鸭蛋拱形桥塔结构代替传统斜拉桥的门式桥塔结构,通过建立MIDAS有限元分析模型,开展动力模态分析研究,分析表明观光塔楼结构和斜拉桥桥塔结构可合二为一,两者具有良好的结构匹配性。     

大跨度斜拉桥地震易损性及可恢复性分析

为了研究地震作用下斜拉桥主塔的抗震能力,评估其抗震可恢复性,以一座独柱式大跨径混凝土斜拉桥为例,采用SAP2000有限元分析程序建立结构动力计算模型,通过增量动力分析法（IDA）分析结构的横向地震响应;选用X-TRACT软件对主塔划分的各关键截面进行了弯矩-曲率分析和损伤标定,对IDA分析的数据进行处理,拟合得到了主塔各关键截面的地震易损性曲线,确定主塔容易损伤部位及演变规律;基于可恢复性的理念开展结构的抗震可恢复性分析. 研究结果表明:在横向地震作用下,主塔底部截面是所选截面中最容易损坏的部位;在地震动强度0.150g和0.271g作用后,自身的抗震能力由80.6%降到46.7%,随着地震动强度的增大,抗震储备能力不断降低.      

基于混沌粒子群随机子空间的桥梁多点损伤识别

受复杂荷载与不利环境影响,桥梁结构服役性能日趋退化。结构模态参数是结构整体力学性态的特征指标,通过敏感模态参数可对结构服役状态进行判识。针对传统模态识别存在虚假模态,易遗漏真实模态,且计算效率较低的不足,采用混沌局部搜索对粒子群算法进行改进,优化加速度信号加窗截断位置和大小,结合协方差随机子空间法对各子信号进行模态识别;构建基于比例柔度矩阵和均布荷载曲率的损伤识别模型,通过挠度曲率相对变化判断结构损伤位置和程度;并通过开展斜拉桥缩尺模型损伤识别试验,对本方法的有效性进行验证。研究结果表明：混沌粒子群随机子空间方法具有较好的模态识别精度,可实现斜拉桥拉索、主梁等典型损伤准确定量和定位识别;结构跨中位置发生损伤对结构性能影响更大,实际工程中应提高跨中区域主梁和拉索的承载力储备以提升结构安全性。     

大跨度上承式钢桁架拱桥的地震损伤演化模拟

为评估大跨度钢拱桥在多维地震作用下的损伤状态,以一座铁路上承式钢桁架拱桥为研究对象,首先借助OpenSEES平台建立桥梁弹塑性纤维单元模型;接着选取“双参数”损伤指标和应变指标进行损伤评价;最后通过增量动力分析,从构件和全桥两个层面进行损伤评估,并对比两种指标对桥梁主要构件（钢管、钢管混凝土、钢筋混凝土）的适用性. 研究结果表明:基于变形和能量的双参数损伤指标比应变指标的评价结果会严重1～2个等级;相比于地震波纵向作用,大跨度钢桁架拱桥在横向地震作用时损伤更小,在峰值加速度（PGA）为1.5g时全桥仍处于轻微损伤状态;3种类型构件中,钢管构件损伤数量较多但是损伤程度轻,钢管混凝土构件（拱脚）损伤较早但是损伤程度轻,钢筋混凝土构件（交界墩）损伤最为严重,在抗震设计时,应对相应位置予以重视.