大跨度CFST拱桥行波效应的地震反应分析

介绍了模拟地震反应地面运动的大质量法，并用大质量法和拱脚固定法在有限元软件ANSYS里对大跨度钢管混凝土（CFST）拱桥地震反应进行分析：用大质量法对大跨度CFST拱桥进行考虑行波效应的地震反应分析，用拱脚固定法证明该法的准确性，并应用到南宁市一座正在施工的跨径为346m CFST拱桥中．通过分析得出了两种方法的结果是一致的，内力和位移的值相差不到0．2％，考虑行波效应时，相位差为0．6s到1．5s时最关键，主要截面内力和位移增大2—3倍，扭矩除圳截面外均较小．     

考虑结构-地基相互作用CFST拱桥地震反应分析

为研究结构-地基相互作用对上承式大跨度钢管混凝土拱桥地震反应的影响,以黏弹性人工边界模拟半无限介质的辐射阻尼及远场地球介质的弹性恢复性能.用大型计算软件ANSYS为计算平台,以跨径为430 m的上承式钢管混凝土拱桥为工程背景,分析了多种地基情况对上部结构地震反应的影响.结果表明,考虑结构-地基相互作用后与拱脚固结情况相比拱桥固有频率、地震应力值降低,地震位移反应有所增加;该桥各关键截面的地震应力变化不大,钢管应力下降最大不超过1%,混凝土应力下降最大不超过3.5%;基岩材料变化对结构地震反应的影响大于混凝土桥基材料的变化对结构地震反应的影响;在地震响应下,最危险截面下弦杆是拱脚截面,上弦杆是离拱脚3/8跨径处截面,桥面系是跨中截面.     

混凝土拱桥拱上建筑轻型化研究

制约混凝土拱桥向更大跨度发展的主要问题是结构自重大和施工架设困难。为提高混凝土拱桥的竞争力和促进该桥型的进一步发展,以420 m跨径的重庆万州长江大桥为工程背景,通过桥道系连续化和采用组合结构代替原有混凝土结构等方式来进行混凝土拱桥拱上建筑轻型化研究。与原设计在静力性能和地震响应分析的比较结果表明,桥道系连续化对减轻拱上建筑结构自重的效率较低,其静力性能与抗震性能提高也不大;而采用组合结构可使得拱上建筑结构自重减轻35%,拱脚轴力和弯矩分别降低了16%和17%,三向地震作用下的拱脚横向弯矩和拱顶横向位移分别减小了13%和18%,拱脚纵向弯矩、轴力分别降低了45%和44%,具有可行性。     

地震作用下基于需求能力比的大跨度CFST拱桥粘滞阻尼器减震效率分析

为了解地震作用下粘滞阻尼器对大跨度钢管混凝土拱桥的减震效果,以一座大跨度CFST拱桥为对象,采用SAP2000有限元软件建立全桥三维非线性动力分析模型,通过对比不同粘滞阻尼器参数下大跨度CFST拱桥易损部分需求能力比的变化,探讨地震作用下大跨度CFST拱桥粘滞阻尼器的减震效率及其合理设置参数。结果表明:在地震作用下,拱肋是大跨度CFST抗震最薄弱构件,其最易损部位位于两侧拱脚处;粘滞阻尼器对大跨度CFST拱桥的地震响应有较大影响,不同粘滞阻尼器参数下的减震效率差异较大;综合粘滞阻尼器参数分析结果,提出了该桥粘滞阻尼器最优设置参数的建议。     

中承式钢管橡胶混凝土拱桥抗震性能研究

文章研究了橡胶混凝土对钢管橡胶混凝土(RuCFST)拱桥抗震性能的影响。通过建立RuCFST拱桥的有限元模型,针对不同的橡胶含量对拱桥进行了模态和非线性动力时程分析,并基于变形-能量的双重破坏准则给出了拱肋地震破坏指数DI的计算公式,对拱桥进行了地震作用下的破坏评估。分析结果表明:钢管橡胶混凝土拱肋使拱桥的自振频率降低;在地震反应中,钢管受力增大,而核心橡胶混凝土受力减小;在0.2g加速度峰值的地震作用下,拱肋混凝土为NC、RuC5和RuC15时拱肋的破坏指数分别为0.156、0.145和0.170,拱肋混凝土橡胶含量为5%时拱桥的抗震性能较好。     

钢管混凝土拱桥拱肋抗震能力评估方法

钢管混凝土（CFST）拱桥的抗震能力取决于拱肋抗震能力,为了准确地评估CFST拱桥拱肋的抗震能力,提出基于CFST截面屈服状态的评估方法,把拱肋截面屈服状态分为5个阶段,并结合N-M曲线得出抗震能力评估区域。采用地震反应时程分析方法计算地震效应,对CFST拱桥拱肋的抗震能力进行评估,以南宁永和大桥为工程背景进行拱肋的抗震能力评估。得出以下结论：拱顶和拱脚为最危险的截面;7度地震作用下拱肋的大部分仍处于Ⅰ阶段;8度地震作用下拱肋的大部分截面已处于Ⅱ阶段,只有少数截面仍处于Ⅰ阶段;9度地震作用下拱肋的大部分截面已处于Ⅱ阶段,少数截面已处于Ⅲ阶段。基于截面屈服状态的方法是抗震能力评估的一个有效方法。     

结构性能的混凝土拱桥减震方法研究

基于位移的抗震设计理论应用于混凝土拱桥时,由于混凝土拱桥刚性巨大的特殊性,该理论无法有效的对拱桥进行减震。针对混凝土拱桥,提出了一种基于性能的减震设计思路的新的减震方法——“一种混凝土拱桥变刚度智能减震控制系统”。该方法在地震作用下将改变主拱体系、适当降低拱桥刚度、提高主拱结构变形能力,对拱桥的位移和主拱的受力进行双控。分析表明,该方法在不显著增加位移的情况下可以降低混凝土拱桥在地震作用下的结构内力。     

高速铁路提篮拱桥拱脚应力分析

采用非协调8节点等参元有限元法对一座高速铁路上的提篮拱桥的拱脚进行应力分析,并根据分析结果对该桥拱脚的优化设计提出了参考意见。     

斜靠式钢管混凝土异形拱桥非线性稳定分析

斜靠式拱桥是在无风撑拱桥基础上发展起来的一种新型拱桥结构型式.针对此类钢管混凝土异形拱桥的特点对其非线性稳定求解机理和方法进行了分析介绍,以一座拟建的大跨径斜靠式拱桥为例,采用通用程序ANSYS建立该桥的空间有限元计算模型,分工况对其成桥状态进行了线弹性、几何非线性和双重非线性稳定分析计算.同时分析了其主要结构参数(矢跨比、斜拱倾角、横撑数量及位置)对非线性稳定性的影响.计算分析发现:斜靠式拱桥的失稳形式一般表现为面外拱肋侧倾失稳;几何非线性对斜靠式拱桥稳定极限承载力影响较小,要准确的分析其稳定极限承载力必须采用双重非线性的分析方法;横向静风和桥上荷载分布对结构稳定有一定影响而对结构变形影响显著;结构稳定性与矢跨比和斜拱倾角增加均成正比,靠近拱脚和L/4处横撑对结构稳定性影响较大.     

钢箱砼组合拱桥的拱轴线优化算法研究

提出了一种新型钢箱砼组合拱桥的最理想拱轴线的优化设计思想,分别给出了该类型拱桥拱顶区段和拱脚区段,以三次样条曲线推导拱轴线的公式,建立了拱轴线优化的线性规划数学模型,应用线性规划的改进单纯形法,开发出该类型拱桥的拱轴线优化设计程序。万盛藻渡大桥主拱拱轴线算例研究表明,笔者提出的拱轴线优化算法具有较高的精度和计算效率。     

应用反映谱法分析淳安南浦大桥抗震性能

钢管混凝土拱桥由于跨径较大,宽跨比较小,其失稳形态一般是面外半波失稳,其抗震稳定性一直以来是桥梁工程师所关注的问题。淳安南浦大桥为中承式钢管混凝土桁式拱桥,拱轴系数为1.167,大桥总设计长度330 m,净跨径308 m,净矢高60 m,宽跨比1/19.81。采用反应谱方法分析该桥抗震稳定性,分析结果表明该桥在地震荷载作用下的结构内力大于车辆荷载作用下的内力。     

“5·12”汶川地震典型桥梁震害分析

针对“5·12”汶川地震中公路桥梁破坏严重,且破坏形式在映秀一北川断裂带南北两段出现了显著差异的情况,从震源机制、断裂带运动方式和桥梁结构本身特点等方面分析了产生这一差异的原因;并在汶川地震典型的桥梁震害分析的基础上,对强震区梁桥和拱桥的抗震设防提出了一些建议。结果表明：在断裂带南段由于地震释放能量巨大,断层逆冲作用显著,桥梁结构在强大竖向和水平地震力的共同作用下出现了桥墩、拱圈断裂导致的结构垮塌等强度失效型破坏;在断裂带北段断层右旋走滑作用显著而逆冲作用微弱,桥梁结构在剧烈的地面水平错动下出现了上部结构的落梁和双曲拱的垮塌等位移型破坏。     

平铰拱桥受力分析的迭代法

平铰拱桥结构的受力分析属于边界非线性力学问题,目前的一些方法受力分析不太明确,对变截面、复杂形状截面等平铰拱桥无法进行计算.针对这种情况,提出了确定平铰截面抗力系数K的新方法,建立了计算平铰拱桥内力的迭代算法,并进行了实例计算,研究结果表明,这一方法对具有任意个平铰、任意形状截面的拱桥结构是适用的.     

钢拱塔斜拉桥的温度耦合效应和索力预测

钢拱塔斜拉桥的受力体系与传统斜拉桥有所不同,为研究环境温度变化对这种异形桥塔斜拉桥主要受力部件的影响,以某钢拱塔斜拉桥为工程背景,首先基于在线监测获取的环境和部件温度数据,分析斜拉索索力、拱塔倾角和主梁应变的温度时变效应;然后以斜拉索为研究对象,通过该桥的有限元模型升降温模拟,分析各部件温差引起的温度耦合效应对拉索索力的影响;最后以环境温度、主梁温度、桥塔温度为输入,索力为输出,利用长短期记忆神经网络对实测索力-温度数据进行映射,实现数据压缩和特征提取,建立温度-索力预测模型,再对网络模型输入新的温度监测数据,以预测索力。研究结果表明：主梁和钢拱塔温度变化具有周期性,且滞后于环境温度;主梁应变与环境温度的变化趋势基本一致但具有一定的滞后性,环境温度变化对拱塔倾角的影响很小且没有周期性规律;索力与环境温度呈线性负相关,且需要考虑斜拉桥各部件的温差所引起的温度耦合效应;长短期记忆神经网络对带有时序特性的数据训练效果好,建立的温度-索力关系模型准确度高,可用于该桥索力的实时预测。     

大跨度中承式拱桥节段模型风洞试验

风致振动是大跨度中承式拱桥设计的主要控制因素之一,本文介绍了重庆菜园坝长江大桥风洞主桥节段模型静力三分力试验以及节段模型动态试验的主要内容及相应的结果,介绍了由于双拱干扰下的主拱静力三分力试验和涡振试验及其结论。试验表明,桥梁主桥具有良好的气动稳定性,主拱在风载下受力极为复杂。由于前榀拱尾流的影响,后拱阻力系数起伏较大。当两榀拱相距较近时,后拱的阻力系数为负数,随着间距的增大逐渐增大。试验结果将为大桥的抖振、涡振以及颤振分析提供依据。     

大跨度拱桥地震反应分析研究现状及进展

介绍了非一致地震激励的模拟方法，对大跨度拱桥地震反应的分析方法和研究成果进行了总结和评述，并指出了现有研究中的不足。     

大跨度钢管砼拱桥拱肋吊装中的扣索索力计算

采用有限元计算与优化分析相结合的方法对扣索索力进行逆向求解.索力的计算以拱肋各标高控制点的高程偏差平方和最小为优化目标,以拱肋的内力及各个控制点的标高偏差为状态变量,采用一阶分析法对设计变量扣索索力值进行迭代优化.基于ANSYS软件的结构分析功能和优化功能,应用此方法对一座钢管混凝土拱桥拱肋的悬拼吊装中的索力进行了计算.结果表明,该方法计算精度高,线形控制效果好.     

结构模型试验的工程检测应用研究

一座已使用10余年的下承式系杆拱桥,为预应力混凝土梁、拱组合体系。模型试验来分析处理,得出目前的受力状态,并通过对实桥梁检测加以验证。结合计算、模型试验和实桥检测资料,开展工作：通过模型试验模拟实桥的受力现状,对构件进行有关测试和计算,并与桥梁现场进行拱肋、吊杆等构件的实测数据进行对比,得出具有实际应用的有关结论和建议。     

横桥向地震作用对钢拱桥地震损伤发展的影响

为了研究横桥向地震作用对钢拱桥结构地震损伤发展的影响,以一座实际中承式钢拱桥为对象,建立考虑损伤区局部变形影响的全桥混合有限元（FE）模型. 通过对结构进行不同峰值加速度地震作用下的弹塑性地震反应计算,对比分析在空间三维地震作用和仅在桥梁面内地震作用下钢拱桥的损伤发展情况. 结果表明,横桥向地震动输入虽然不改变钢拱桥面内的位移时程响应及地震塑性损伤区域的分布位置,但会增大钢板发生局部变形的程度并加速焊接节点超低周疲劳损伤的发展,从而增大结构发生局部失稳破坏和超低周疲劳破坏的可能性. 在钢拱桥的抗震设计中宜同时考虑3个方向的地震作用,以确保结构的抗震安全.     

拱桥加固施工中的配重设计方法

为了解决大跨径圬工拱桥加固施工阶段由于内力分布不佳等导致结构强度不足的问题,提出通过在结构上适宜位置布置施工临时配重的解决方法.分析了圬工拱的极限承载力与合力偏心距e之间的关系,研究结果表明:利用偏心距e与其限值[e0]之间的相对关系可快速、定性判断圬工拱截面承载力是否足够.通过合理调整配重荷载量值与布置位置以控制加固施工过程中截面e不超过容许值[e0]或预设值,提出了大跨径圬工拱桥加固施工配重方案设计方法.以一座2×100 m混凝土箱板拱桥加固施工中3个阶段的配重方案设计为例,检验了方法的可行性与有效性.