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.     

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...     

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.     

不同类型地震波作用下大跨连体结构行波效应比较

大跨连体结构是近二十年来发展起来的一种新型结构形式,受力性能较为复杂.以某高层大跨连体结构为背景,利用ANSYS软件建立三维有限元模型,从地震记录库中分别选取长周期地震波和普通地震波做为输入,采用大质量法对大跨连体结构进行了不同类型地震波作用下的行波效应分析与比较研究.结果表明:长周期地震波作用下大跨连体结构连廊杆件内力明显大于普通地震波作用下的结果;在纵向水平地震动激励下,横向水平杆的行波效应较明显,而竖向斜撑的行波效应影响较弱.     

超大跨斜拉桥地震行波效应分析

对多点激励下的振型方程进行了推导,简化成类似于一致激励下的振型方程形式,导出多点激励下的振型参与系数和振型等效地震波,从而可由反应谱判断多点激励对结构振动的影响.以一座试设计的主跨1 400m斜拉桥为例,采用振型分析法分析了考虑行波效应的超大跨斜拉桥振动机理。通过拟静力法分析了行波效应引起的各支承点地震动位移的差异对超大跨斜拉桥结构变形的影响,同时,利用位移输入法,对超大跨斜拉桥进行了地震时程分析,研究了行波效应对超大跨斜拉桥顺桥向耗能体系地震损伤的影响.研究结果表明:行波效应减小了耗能辅助墩的耗能作用,增大了桥塔的地震损伤,对超大跨斜拉桥顺桥向耗能体系地震反应的影响是不利的.视波速为1 000~3 000m·s-1范围内的长周期地震动作用下行波效应的影响尤为显著,因此在超大跨斜拉桥地震反应分析时必须考虑.     

多点激励下CFST拱桥地震反应分析

基于大质量法的计算原理,在Midas/Civil有限元软件平台上实现多点激励下大跨度桥梁的地震反应分析.采用反映地震动空间和时间变异性的人工地震波,对大跨拱桥空间有限元模型进行在一致激励、行波激励和多点激励下的地震时程反应分析,主要探讨大质量法的应用问题.结果表明,行波激励和多点激励对大跨度连续下承式钢管混凝土系杆拱桥的地震反应有较大影响,应给予考虑.     

行波效应对连续梁桥锁死销体系减震性能影响研究

连续梁桥锁死销体系的减震机理是利用墩顶加速度激活位于梁墩之间的锁死销装置,用以限制活动墩和梁体的相对位移,降低连续梁地震响应.行波效应将致使各墩墩顶加速度产生差异,继而影响各墩墩顶锁死销锁死时机,为明确行波效应对连续梁桥锁死销体系减震性能的影响,通过大质量法研究行波效应作用下连续梁桥的纵向地震响应.研究表明:行波效应会对连续梁桥锁死销体系减震效果产生一定影响,但会明显加大布设锁死销活动墩的地震响应,且对于端部活动墩的影响明显大于中部桥墩,行波效应对连续梁桥各墩的具体影响程度取决于视波速大小、各活动墩与固定墩及震源相对位置、各活动墩激活状态,忽略行波效应将会对连续梁桥锁死销体系震中结构安全可靠性分析造成不利影响.     

地震行波输入下连续梁桥支承长度的参数分析

根据多跨连续梁桥的主要结构特点,提出了地震行波效应分析的多跨连续梁桥分析模型．采用绝对位移法建立多点输入的运动平衡方程,并应用非线性时程方法对行波输入下地震反应的支承长度进行了参数分析．结果表明：系统的基本周期大小、滑动支座摩阻系数、过渡墩的基本周期以及行波输入延时对地震反应的支承长度有重要影响;同时考虑行波效应的多点输入与地震动一致输入的计算结果有较大的差别,行波效应会使墩梁相对位移明显增大,相应地也增大了地震作用下支承长度的需求．     

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.     

长周期随机地震作用下超大跨斜拉桥的行波效应分析

从各个国家和地区的地震记录库中寻找出一些具有良好记录质量和基本场地资料的强震记录,并从中挑选出较为典型的长周期地震波,对比分析了不同场地条件下长周期地震波和普通地震波的平均加速度反应谱及其规范形式的分段拟合曲线.选取软土场地拟合反应谱作为目标反应谱,用迭代方法求取与目标反应谱相对应的功率谱密度函数,分析了基于长周期地震动加速度功率谱密度的特点.在此基础上,以某超大跨斜拉桥结构为背景,利用ANSYS软件建立三维有限元分析模型,分别以文中拟合的长周期地震动功率谱密度和普通地震动功率谱密度作为输入,采用直接求取位移的改进虚拟激励法,对超大跨斜拉桥结构进行了不同视波速下的行波效应分析.结果表明:长周期地震动功率谱密度的卓越频率明显低于普通地震动功率谱密度的卓越频率.长周期地震动功率谱作用下的桥梁左桥塔顶、右桥塔顶和桥面板跨中节点的位移响应功率谱值均明显大于普通地震动功率谱作用下的结果,桥梁塔顶位移响应功率谱均呈双峰分布.在本文算例中,考虑行波效应使超大跨斜拉桥结构的位移响应和弯矩响应结果有所减小.     

大跨度斜拉桥地震易损性分析

摒弃传统易损性分析假定，采用增量动力分析方法，提出改进损伤指标参数，对脉冲地震波和非脉冲地震波进行对比，定量分析桥梁结构损伤程度.首先，建立大跨度斜拉桥精细化有限元模型，使用增量动力分析方法，进行大跨度桥梁2 100次非线性时程分析；然后，以斜拉桥桥墩墩底、主塔塔底和支座系统为研究对象，选取合适的损伤指标建立各构件在不同损伤状态下的限值；最后，根据桥梁构件在各级地震作用下的损伤概率，为桥梁抗震提供参考意见.     

地震波影响下的滑行道桥仿真建模

针对滑行道桥在地震波作用下的动力响应问题,开展有限元仿真建模研究.通过理论计算确定模型工程参数,使用内嵌连接器等价简化不同部位之间的连接方式,以建立地震波影响下的机-桥耦合模型.通过移动荷载仿真结果与实测数据校对,验证了模型准确性.输入地震波,对比滑行道桥仿真计算应力应变和结点位移的变化趋势与理论分析结果,二者变化趋于一致,表明建模参数设定准确有效、模型简化得当,且适用于地震波影响下的滑行道桥安全通行能力研究,为进一步研究滑行道桥在地震波影响下的力学性能分析提供依据.     

大跨度斜拉桥在多点随机地震激励作用下的响应分析

以南京第二长江大桥南汊桥为例,采用随机振动分析方法研究了地震动的空间变化特性,包括行波效应、部分相干效应以及局部场地效应对大跨度斜拉桥地震响应的影响.研究结果表明:与一致地震激励相比,地震动的空间变化特性可以使斜拉桥的地震响应改变30%;同时考虑行波效应、部分相干效应时的地震响应接近于仅考虑行波效应时的地震响应;行波效应对斜拉桥地震响应的影响明显大于部分相干效应的影响;在加速度均方根相同的随机地震作用下,斜拉桥在软场地条件下的地震响应明显大于在硬场地条件下的响应,中等场地条件下的地震响应介于两者之间.     

滑动支座摩擦效应对连续梁桥地震响应影响

以1座跨度为(55+4×90+55)m的预应力混凝土变截面连续梁桥为研究对象,采用ANSYS软件建立桥梁动力分析模型.选取3条人工地震波作为地震动输入,基于动力非线性分析方法,考虑摩擦效应,分析盆式橡胶支座连续梁桥非固定墩的地震响应和支座的滞回性能,并与未考虑摩擦效应的地震响应进行比较.结果表明:非固定墩处的盆式橡胶支座在地震作用下形成了规则、饱满的滞回曲线,形状近似为矩形;相对未考虑盆式橡胶支座摩擦效应的模型,考虑支座滑动后,固定墩墩底顺桥向弯矩、剪力分别降低了25.91%、27.41%,固定墩墩顶顺桥向位移和非固定墩墩梁相对位移分别降低了26.15%、25.59%;对于多跨长联连续梁桥,滑动支座数量多且反力大,若不考虑滑动支座的摩擦耗能,桥梁结构地震响应结果偏大,抗震设计偏于保守.     

基于振动台试验的两跨连续斜交梁桥地震响应研究

以福建省公路桥梁为工程背景,设计制作一个系列共9个1/5缩尺两跨连续混凝土斜交梁桥试验模型.选取斜度、配箍率和轴压比等设计参数,利用正交试验分析方法,进行振动台试验.试验中对两跨连续斜交梁桥进行单向和双向地震动输入下结构的地震反应分析,研究斜交梁桥地震响应及震害特点.试验结果表明:不同场地类别的地震动及同一场地类别但不同的地震动作用下,结构的加速度响应、位移响应差别均较大;仅考虑单因素变化时,斜度越小、轴压比越小或长细比越大,结构的加速度和位移响应越大.从试验可知,在斜交桥设计中,合理选择几何参数和力学参数对桥梁动力性能有很大的影响.     

远场地震动作用下地铁车站结构动力响应分析

基于ABAQUS有限元软件,针对深软场地条件,建立了土-结构动力相互作用模型。利用Python二次开发程序实现了黏弹性边界的自动施加。考虑远场大震波及人工波的不同频谱特性,对典型两层三跨地铁车站结构动力响应进行了研究。结果表明:车站结构动力响应受输入地震动的峰值加速度及频谱特性影响明显,结构在不同地震波作用下关键部位的内力及位移变化趋势一致。大震远场波作用下和人工波作用下的车站相对位移曲线形状有差异。对于典型的框架式地下车站而言,中柱的内力反应最大,为最不利受力构件,设计时应重点考虑。深软场地对地震波具有低频放大、高频滤波的效果,远场大震波中的低频含量丰富;与人工波作用相比,车站关键位置地震动峰值加速度(PGA)增大明显。     

大跨度 桥梁在多点激励下的地震反应分析

基于大质量法的计算原理,在通用有限元程序Strand7平台上实现了大跨度桥梁在多点激励下的地震反应分析。在此基础上分别考察了一座主跨428m的三跨连续中承式钢拱桥在一致激励、行波激励和多点激励下的地震反应规律。结果表明,行波效应和多点激励对大跨度拱桥地震反应有较大影响,应予以考虑。     

珠江水下沉管隧道的抗震分析与设计（Ⅱ）——行波法

将行波法应用到刚度较大,分段较多的水下沉管隧道的地震分析中,提出把靶向,横向两个输入波处理为两个独立的行波的方法,行波法是否符合实际,与输入地震波的有关参数及地基系数选取有很大关系,作者对此进行了比较深入的讨论,使输入参数的选取简单,明确,便于对计算结果进行分析与判断,最后应用此法对珠江水下隧道的工程实例进行了计算。     

行波效应对弱对称双塔斜拉桥地震响应的影响

文中推导了大跨度桥梁考虑行波效应影响的分析模型以及求解方法,介绍了大型有限元程序中实现行波效应的方法：大质量法与相对位移运动法。以某一实际公路大跨度斜拉桥为工程实例,分析了在不同波速及不同地震波输入方向的行波效应对斜拉桥主塔地震响应的影响。结果表明,当斜拉桥纵向对称性不强时,不同地震波输入方向的行波效应产生的桥梁结构响应并不相同。当进行纵向非对称桥梁行波效应分析时,应考虑不同地震波输入方向对桥梁结构响应的影响。