独塔斜拉桥抗震分析及其合理约束体系研究

以石河子独塔斜拉桥为工程背景,建立有限元抗震模型,采用反应谱法及非线性动力时程分析方法对该桥进行抗震分析,并将二者的结果进行对比。采用三角级数人工合成法生成人工地震波,计算结果与反应谱法基本接近。为研究纵向约束体系对独塔斜拉桥抗震性能的影响,分别对于刚构体系、漂浮体系、竖向支承体系、竖向支承加弹性索体系和竖向支承加黏滞阻尼器（FVD）体系等不同纵向约束体系独塔斜拉桥在罕遇地震作用下进行抗震计算。研究结果表明：当采用活动支座作为竖向支承时,支座摩阻力对结构的抗震性能有较大的提升,计算时应考虑其影响;竖向支承加FVD体系是相对最优的纵向抗震约束体系。     

高烈度震区独塔斜拉桥减震优化设计

高烈度震区独塔斜拉桥在纵、横向地震作用下均需满足相应的抗震性能要求,以唐山市二环路上跨津山铁路独塔斜拉桥为例,该桥综合采用主塔处设置纵向粘滞阻尼器,辅助墩和边墩设置横向粘滞阻尼器的结构体系,分别抵御纵、横向地震。设计对阻尼系数和阻尼指数等进行了详细的参数分析;对合理横向抗震体系进行研究。研究表明:阻尼系数和阻尼指数应进行参数分析,并综合考虑梁端梁-墩相对位移、桥塔受力等合理选择。横向阻尼约束体系相对漂浮体系和固定体系更优。本桥减震设计体系合理,取得了很好的减震效果。     

山区非等高三塔斜拉桥纵向抗震约束体系研究

为确定山区非等高三塔斜拉桥合理的纵向抗震约束体系,以平塘特大桥为研究背景,采用非线性时程分析法进行研究。基于结构纵向地震反应,通过对比不同约束体系在地震作用下的响应,选取较为合理的纵向约束体系;通过在两边塔处设置液体黏滞阻尼器来减小结构的地震响应,并进行液体黏滞阻尼器参数敏感性分析,选取较为合理的阻尼器参数;在此基础上,通过对存在塔高差异的两边塔采用不同参数的液体黏滞阻尼器,进一步优化结构受力和位移。研究结果表明:在两边塔处设置液体黏滞阻尼器可以显著减小纵向地震作用下结构的内力和位移;通过两边塔采用不同参数的液体黏滞阻尼器,可以使三主塔所受内力均较小,且边塔可以更好地分担中塔受力。     

阻尼器对高墩连续刚构桥抗震性能的影响分析

以一座高速铁路高墩三跨连续刚构桥为研究对象,利用MIDAS/Civil软件建立全桥空间动力分析模型,通过非线性时程分析法研究在刚构桥两侧边墩上设置黏滞阻尼器对连续刚构桥地震响应的减震效果。从减小边墩的墩梁相对位移出发,考虑刚构墩墩底受力的减震效果,分析了黏滞阻尼器参数的合理取值。结果表明,连续刚构桥边墩设置黏滞阻尼器以后,可有效减小边墩的墩梁相对位移,减小刚构墩的受力,提高全桥的抗震性能。     

主跨532m公铁两用斜拉桥的地震响应及阻尼器减震效果研究

以我国首座跨海公铁两用钢桁斜拉桥——元洪航道桥(主跨532 m)为研究对象,采用空间板梁单元法建立有限元模型,对该桥地震响应特征及阻尼器减震效果等进行了研究。结果表明:大跨度斜拉桥动力特性分析除应考虑拉索垂度效应外,也应同时考虑梁—柱效应;动力特性分析时宜优先采用多重Ritz向量法,以使振型参与质量更快达到抗震计算要求;不同地震水平下,边墩和辅助墩的墩底、主塔塔底和下横梁附近截面将承受较大弯矩,为地震易损部位;N4#塔梁间设置纵向黏滞阻尼器后,罕遇地震作用下N3#主塔(支座纵向固定)顺桥向弯矩、结构纵向位移均明显减小,最大减幅分别达40.6%和44.8%,减震效果明显。     

大跨度独塔自锚式悬索桥减隔震措施

为了减小大跨度自锚式悬索桥在地震作用下的主梁纵向位移,以某主跨350 m的独塔自锚式悬索桥为研究对象,建立Midas空间动力有限元模型,进行动力特性分析,研究在实桥地震波一致激励作用下,铅芯橡胶支座和黏滞阻尼器2种减震措施的减震效果。研究结果表明:通过在桥墩设置铅芯橡胶支座或在塔梁间纵向设置黏滞阻尼器可以有效减小自锚式悬索桥的纵向位移响应。     

某低重心独塔斜拉桥抗震性能研究

某黄河独塔斜拉桥初步设计方案有半漂浮结构体系和固定铰支承结构体系。对其两种不同结构体系进行了抗震性能分析,通过对两种不同结构体系地震荷载作用下主塔控制截面内力响应对比可知,该桥为典型低重心独塔斜拉桥,该桥固定铰支承结构体系主塔控制截面的弯矩响应明显低于半漂浮结构体系主塔相应截面的弯矩响应。为进一步提高该桥的抗震性能,分别对不同塔梁之间纵向特殊连接装置对抗震性能的影响进行了优化对比分析,得到了一些有意义的结论。     

基于增量动力分析方法的独塔斜拉桥地震易损性分析

斜拉桥是一种多次超静定柔性结构,其动力特性有别于常规桥梁。现行规范针对此类桥梁结构的抗震设计仅给出了基本设计原则。本文以一座混凝土独塔斜拉桥为研究对象,利用有限元软件OpenSees建立了该桥的有限元分析模型,并根据桥梁所处场地条件,从PEER强震数据库中选取16条地震波,基于增量动力分析方法建立了桥墩、主塔及支座的纵桥向地震易损性曲线。采用一阶可靠性方法对斜拉桥进行了整体地震易损性分析,对该桥的抗震性能进行了评估。分析结果表明:在地震作用下,辅助墩、主跨边墩和边跨边墩处支座相比其他构件更易受损,桥梁整体较易发生轻微损伤和中等损伤;斜拉桥整体易损性大于构件易损性;采用整体地震易损性分析结果来评估桥梁整体的抗震性能更加可靠。     

桩土作用下公铁两用斜拉桥强地震倒塌研究

研究目的:为研究桩土相互作用下大跨度公铁两用斜拉桥在强地震作用下的倒塌破坏机理,本文基于显式动力有限元法,以某公铁两用钢桁架梁斜拉桥为工程实例,建立该斜拉桥倒塌破坏分析的数值模型,探讨地震波作用于水平纵向的倒塌破坏全过程。研究结论:(1)首先边墩和辅助墩均出现了明显的屈服破坏,且破坏位置均在墩底部,其次主塔上横梁位置和主塔下横梁位置出现屈服破坏从而导致主塔结构的屈服破坏,最后在结构倒塌破坏过程中伴随着端部少数斜拉索的断裂破坏;(2)对整体结构倒塌破坏起关键作用的构件及破坏位置为辅助墩墩底、边墩墩底、边墩支座、主塔上下横梁连接部位及主塔底部;(3)在斜拉桥的倒塌过程中会伴随少数端部斜拉索的断裂破坏,该位置处的拉索出现失效破坏的概率最大,但不是引起结构倒塌的主要原因,同时大部分斜拉索出现了较大的索力变化幅度,因此应该保证斜拉索具有足够的设计承载能力安全系数以防由于拉索断裂失效而引起的结构倒塌破坏;(4)本研究成果可为斜拉桥抗倒塌设计和地震易损性研究提供参考。     

高速铁路主跨332m高低塔混合梁斜拉桥设计优化

结合高速铁路主跨332 m高低塔混合梁斜拉桥的设计方案,建立空间有限元模型,针对高低塔混合梁斜拉桥的结构特点和适用条件,对结构体系、主梁形式、主梁高度、主塔高度、斜拉索索距、合理边中跨比、辅助墩的设置等进行了研究,并分析不同的设计方案对高低塔混合梁斜拉桥力学行为的影响,从而确定最优方案。研究结果表明:主桥孔跨布置采用(51+135+332+62+51)m合理可行,采用纵向固定约束体系时固定支座宜设置左低塔处,主梁高度为45 m;高低塔宜采用尾索角度29°,30°对应的塔高。     

大跨径拱与Y型刚构组合桥的横向联结系对全桥稳定性的影响研究

以重庆菜园坝长江大桥为例,利用有限元方法研究了大跨径拱与Y型刚构组合桥的横向联结系、横撑刚度对全桥稳定性的影响。结果表明,横撑的布置方式直接影响拱式组合体系的稳定性,而横撑刚度对全桥稳定性的影响不大。     

悬挂参数对250km/h高速机车横向动力学的影响

为了提高机车横向动力学性能,利用多体动力学软件建立250 km/h高速机车动力学模型,通过计算分析机车的横向稳定性,得出合理的悬挂参数,判断其非线性临界速度且分析在直线上机车的悬挂参数对机车横向平稳性的影响,分析研究了不同悬挂参数对改善机车横向动力学的影响。     

静止侧压力系数及其试验方法的探讨

研究目的:通过对确定静止侧压力系数K0值的方法、影响K0值的因素以及室内试验过程中需要考虑的问题等进行探讨,提出室内试验测定K0值的建议和适用天津地区浅层土K0值的经验公式。研究方法:对确定K0值的各种方法进行对比介绍,分析影响K0值的因素和试验中应考虑的问题,并通过大量试验数据分析天津地区浅层土质K0值的规律。研究结果:提出了适合天津地区浅层土K0值的经验公式,以及室内试验测定K0的建议。研究结论:室内K0仪测定静止侧压力系数K0值易于操作、测试方便,为保证试验数据的可靠性,在试验过程中应尽量消除测量系统的密闭性以及侧向压力消散造成的系统误差。在缺少试验条件或工期紧的情况下,可采用本文回归的经验公式K=0.017 1I 0.174 5对天津地区浅层土的K值进行估算。     

顶板横向预应力钢束对箱梁横向计算结果的影响

研究目的:研究顶板横向预应力钢束对箱梁横向计算结果的影响,给箱梁结构设计提供借鉴和帮助。研究方法:以达成线唐家渡涪江双线特大桥和襄渝线三汇镇渠江三线特大桥预应力混凝土连续箱梁为例,采用M IDAS进行箱梁横向分析计算。研究结果:通过实例分析计算得出,当顶板设置横向预应力钢束时,梁体弯矩方面:顶板、腹板顶部弯矩均明显减小,底板弯矩稍有增大;梁体应力方面:顶板处于受压状态,不出现拉应力,底板拉应力稍有增大。研究结论:合理设置顶板横向预应力钢束是非常有利的。但如果顶板横向宽度不大,且顶板结构高度不受限制时,则不必设置顶板横向预应力钢束。     

淤泥质土封闭作用下侧压力试验研究

天然软土上覆的硬壳层对其下的软土具有封闭作用,会改变其下软土层侧压力分布及传递规律。为探究封闭作用下淤泥质土侧向土压力特性,通过模拟3种不同工况的室内试验,研究含水率、加载方式、硬壳层完整性对侧压力竖向分布规律,侧压力系数及横向传递特性的影响。试验结果表明:侧向土压力沿深度呈上段抛物线、下段近似直线的半抛物线形分布,其半抛物线趋势受含水率、荷载等级的影响;侧压力系数在一定范围内随深度增加,之后趋于稳定,受含水率影响不大。该结果证明,封闭状态下淤泥质土侧向受荷性能具有类似流体的性质,从工程安全角度考虑,设计时可将封闭状态下淤泥质土侧压力系数取为1。同时,硬壳层完整性对淤泥土中应力传递具有一定影响。     

3种手算框架结构侧移方法比较

在简要介绍3种手算方法的基础上,以两跨12层现浇楼板中框架为例,分别通过3种不同的手算方法计算结构侧移,并与SAP2000计算的结果进行对比,从计算公式分析中找出它们之间的异同,并对3种手算方法进行综合评述。计算结果表明:反弯点法计算结构的侧移误差很大,不应采用;D值法与S-C法计算结果较为接近精确值,考虑到后者能以较小的计算量获得更高的计算精度,实际工程中推荐采用S-C法来计算框架结构的侧移。     

重庆单轨车辆用SYS450D型空气弹簧研制

介绍了重庆单轨车辆用空气弹簧的技术要求及结构特点,根据技术要求进行了结构设计,通过有限元计算确定了胶囊及橡胶堆工艺制造的关键参数,进行了承载力、垂向刚度、横向刚度、最大横向变形能力、最大外径、疲劳耐久性、耐压强度、耐环境性能等型式试验,并随后装车进行了线路动力学试验。试验结果表明,研制的空气弹簧满足技术要求,达到了替代原型空气弹簧的目的。     

铁路曲线上轨道横向抗力的实验与研究

本文通过现代轨道结构下的横向抗力实验 ,对目前国内外广泛使用的横向抗力公式进行了修正 ,获得了我国轨道结构下 α系数及横向抗力的拟合公式 ,并提出了相应的轨道横向抗力计算标准。     

利用车体横向激励模拟侧风下的列车响应

通过在车体上施加确定的横向激振载荷来模拟非稳态侧风,采用试验和仿真计算的方法,研究了静止车辆在非稳态侧风情况下的响应.研究结果表明,仿真结果虽然略大于测试结果,但总体来说,两者吻合得很好.     

关于提高车辆横向乘坐舒适度的研究

介绍了西日本铁路公司以降低空气弹簧横向刚度、增大横向橡胶止挡刚度方式提高车辆横向乘坐舒适度方面的台架及线路试验结果。