斜拉-连续梁组合结构桥梁动力特性及地震响应分析

为研究斜拉-连续梁组合结构桥梁的动力特性和地震响应规律,以某高速公路预应力钢筋混凝土斜拉-连续梁组合桥(30+30+140+30+30)m为例,建立有限元空间杆系模型,分析了该桥在反应谱、一致激励、多点激励和行波效应作用下的地震响应。研究结果表明:该桥主梁截面内力主要由低阶振型控制;多点激励对主梁轴力、剪力和竖向位移有一定的放大作用;行波效应对主梁剪力的放大影响显著,对轴力、弯矩影响较小;地震作用对斜拉-连续梁组合结构桥梁连续梁段主梁内力及位移的影响均较大,不容忽视。     

基于多点激励的大跨径高墩连续刚构桥行波效应分析

依托跨径布置为(68+128+68)m的某铁路预应力混凝土连续刚构桥,采用通用有限元软件建立空间动力模型研究了该桥的动力特性,对该桥在一致激励和行波效应下的内力和位移进行了对比分析。多点激励作用下的位移结果比一致激励作用下的结果大,并且随着波速的增大而逐渐逼近一致;行波效应对主墩墩顶和墩底截面的弯矩和剪力的影响明显。研究成果可为大跨径高墩铁路连续刚构桥的抗震设计提供参考。     

某大型火车站多维多点地震响应时程分析

某大型火车站南北长358m,东西宽178m,属于超长大跨度空间结构,规范要求进行多维多点输入下的地震响应时程分析。考虑建筑规模和场地条件等因素,对该火车站结构进行了考虑行波效应影响的多维多点输入下的地震响应计算,分析了行波效应对结构变形和构件内力的影响。将多维多点地震输入与一致地震激励输入进行了比较,结果表明:行波效应对站房分隔缝附近的竖向构件和角柱的剪力和弯矩影响较大,其中Y向剪力尤为明显,从而使得结构分隔缝附近的局部变形也偏大,在设计中需要采取加强措施。     

超长混凝土框架柱内力行波效应研究

利用ANSYS软件，并采用一致与非一致Taft波，对长度为105-210m的3层混凝土框架作了大规模弹性时程分析。在此基础上，得到了柱弹性内力行波效应变化规律：最大内力出现时间后移；柱剪力随结构长度的增大而减小；柱弯矩随结构长度的增大其1，2层柱弯矩值会增大、3层柱弯矩值会减小；柱轴力随结构长度的增大，变化的幅度不超过1％；在200～500m／s波速范围内，波速改变对柱内力影响可忽略，变化幅度不超过2％。     

考虑行波效应的长距离钢栈桥地震响应分析

长距离大跨度结构进行地震响应分析时采用一致激励是不符合实际情况的.对长距离钢栈桥分别进行了一致激励和行波加载地震响应分析,结果表明行波效应对结构地震响应产生了明显的影响,但是对结构内力的影响并非都是不利的.行波效应对结构内力的影响程度与视波速密切相关,较小的视波速对结构内力的影响更为显著.在视波速为50m/s的行波加载下,最不利的结构内力较一致激励下增加了约20%.     

超长结构地震行波效应影响因素研究

提出确定超长结构行波效应视波速的实用方法,并对视波速的影响因素进行了深入分析。建立可以同时考虑桩基础水平刚度和转动刚度的多点激励计算模型,并以带有大跨度屋盖的多层超长航站楼为研究对象,对结构在沿长边方向地震行波作用下的位移、楼层剪力和构件内力等进行了全面分析。计算结果表明,视波速主要与基岩剪切波速、震源深度和震中距有关,基岩剪切波速越快、震中距越小、震源深度越深,则视波速越大。多点激励得到的楼层水平剪力小于一致激励,随着视波速降低,多点激励与一致激励下的楼层剪力之间的差异进一步加大。沿长边方向激励时,视波速和基础刚度的变化对下部楼层的层间位移角影响显著;沿短边方向激励时,视波速对上部楼层的层间位移角影响较大,但基础刚度对其影响较小。对称结构在平行于地震传播方向进行多点激励时,结构不发生扭转;在垂直于地震传播方向进行多点激励时,结构出现明显的扭转效应。沿长边方向多点激励时底部楼层部分框架柱内力增大,沿短边方向多点激励时各楼层均有少量框架柱内力起控制作用;随着视波速增大,框架柱内力逐渐减小;考虑基础刚度后,框架柱内力可显著降低。多点激励对大跨度屋盖部分杆件起控制作用;随着视波速降低,大跨度屋盖杆件内力逐渐减小,基础刚度的影响可忽略不计。     

行波效应对大跨度结构地震响应的影响

基于大质量法,介绍了大跨度结构考虑行波效应的分析模型及解析方程.结合某工程实例,对结构进行多点激励(行波效应)分析,并与一致激励下的地震响应进行了对比,结果表明:行波效应对结构内力的影响显著.波速越小,影响越大;同一波速对不同楼层影响不同,随着层数增加,影响逐渐减小;当波速为300 m/s时,行波效应对杆件内力的影响最大达23.65%.在大跨度结构的抗震分析中为得到更精确的结果应考虑行波效应对结构的影响.     

青岛胶东国际机场航站楼非一致激励地震响应分析

青岛胶东国际机场航站楼平面长达1 090m,结构设计应考虑非一致地震激励的影响。航站楼大厅结构行波效应分析表明,网架杆件的轴力行波效应较小;底层框架柱内力行波效应最大,行波效应系数的分布范围较广,随着楼层增加逐渐减小;大多数柱的内力均小于一致激励的结果,超载柱的行波效应系数多集中于1.0~1.25区间;结构尽端、分缝处、平面开大洞区域边界的行波效应显著;结构平面变窄的区域,其尽端框架柱行波效应显著,其承载力和延性应有针对性的提高。     

石家庄国际会展中心地震动多点输入研究

石家庄国际会展中心中央大厅东西向沿轴线长约800m,属超长结构。采用大质量法对其进行了地震作用的多向、多点、多维输入分析研究,主要考察行波效应对整体结构反应的影响,以及对地上钢结构树形柱和Y形柱、框架柱与折板网架间的撑杆以及折板网架间的空间倒三角联系桁架杆件内力的影响。分析结果表明,地震动多点输入明显降低了地上整体钢结构的基底剪力反应,增大了各段钢结构的扭转反应。除折板网架外,地上钢结构的轴力及剪力平均超载比为1.2,弯矩的平均超载比为1.1～1.2。1段联系桁架的轴力、Y向弯矩和Y向剪力以及3段框架柱与网架间撑杆的双向剪力的平均超载比为1.3～1.4。     

杭州萧山国际机场T4航站楼多点地震激励响应分析

杭州萧山国际机场三期新建项目T4航站楼主楼为三个混凝土结构单元支承一个钢结构屋盖的屋顶连体结构,屋盖最大长度466m,最大宽度291m.对其进行考虑行波效应的多点地震激励响应分析,重点研究罕遇地震下,非一致激励与一致激励带来的差异性,最终将可能的不利影响反映到抗震设计当中.结果 表明:非一致激励的地震总剪力约为一致激励的60％～80％,且层间位移角也明显减小,其数值满足规范限值1/50的要求;非一致激励下,部分关键构件的内力出现增大现象,增大后的内力与原内力比值的最大值在135％以内;非一致激励罕遇地震下,屋盖总体基本保持在弹性范围内,满足整体抗震安全性要求.下部混凝土结构分缝后对上部屋盖及支撑构件影响呈现多样性,部分支撑柱内力有增大趋势,设计中应合理考虑.     

水平行波效应下周边支承大跨度单层球面网壳的地震反应

如何考虑多点输入对大跨度空间结构的地震反应影响是当前空间结构研究领域中需要迫切解决的重要课题之一.本文以100m跨度的周边支承单层球面网壳为研究对象,考察了在水平行波效应作用下球面网壳的地震反应.计算分析表明,当波传播与振动方向一致时,行波效应使球面网壳的地震反应增加;而当波传播与振动方向垂直时,网壳的地震反应则随着行波效应的考虑而降低;行波效应的考虑使得下部结构的地震内力有大幅度的提高,如柱顶圈梁弯矩与柱剪力的最大值约增大了两倍左右.比较一致输入,下部结构内力的增大主要是由拟静力作用而引起的.结合以上的结果,本文提出了考虑多点输入影响的工程计算方法.     

上海虹桥搜候(SOHO)水平地震行波效应时程分析

地震波的传播是随时间和空间的不同而变化的,对于超长结构,地震行波效应的影响不能忽略。采用MIDAS/Gen对上海虹桥搜候(SOHO)超长结构进行地震时程分析,分别采用一致输入和行波输入,比较分析不同波速对结构的影响,分析研究地震行波效应下结构端部和中部梁柱内力、楼层位移特征,并与一致激励下的地震反应进行比较分析,得到行波效应对超长结构端部及底部楼层构件内力影响明显,构件轴力最大可增大2倍以上。     

大跨度格构式拱结构对行波效应的响应研究

以100 m跨度的单榀钢管拱桁架屋盖为研究对象,研究分析其在水平和竖向行波效应作用下的多遇地震响应,得出行波效应的影响是显著的,其对结构的影响有利有弊,并且对大部分杆件和节点的影响随着波速的下降而越发不利,行波效应作用下内力和位移响应与一致激励相比,存在明显的滞后现象,当波速很大时,内力和位移反应的波形与一致激励下的波...     

超长钢屋盖多维多点输入的地震响应分析

采用时程分析法对某超长钢屋盖进行了考虑行波效应的多维多点输入下的地震响应分析,考察了多维多点输入对结构的基底剪力、扭转效应和构件内力的影响,探讨了结构地震响应规律与地震波传播速度的关系。研究结果表明:随着地震波传播速度的减小,多维多点输入下结构的基底剪力逐渐减小而扭转效应逐渐增大;不同类型的钢屋盖构件受多维多点输入影响程度不同,其中纵向桁架弦杆的响应最大,横向桁架弦杆的响应最小。不同类型构件的行波效应影响系数主要分布在1.17~1.51之间。     

上承式钢管混凝土拱桥地震响应分析

为研究某上承式钢管混凝土拱桥在不同地震激励下的动力响应情况,文章基于地震线性时程分析理论,依据有关设计资料,采用软件Midas/Civil建立相关钢管混凝土拱桥有限元模型,依据规范选取并修正了EI Centro波以及两条人工波,对该桥在包括行波效应在内的8种地震激励工况下结构的响应进行了深入分析。分析结果表明,该桥基频为0.301 Hz,第一阶振动为横桥向面外振动,柔度较大,可通过改变横撑形式提高桥梁横向刚度;拱脚截面是结构中最危险截面,具有最大的内力响应值;拱肋内力在三维地震激励下具有更大的响应值,其中拱脚截面处的弯矩值提升最显著,提升幅度达65.06%;行波效应使拱肋在拱脚以及拱顶截面处的内力大幅度提升,在拱脚处弯矩最大提升至一致激励的4.82倍,轴压力最大提升至3.52倍。     

襄阳东津站多点激励地震响应分析

襄阳东津站站房长度超过300m,属于超长结构。采用时程分析方法,利用ABAQUS软件对结构进行小震弹性和大震弹塑性多点激励与一致激励的对比分析,考察行波效应对结构的影响。分析结果表明,小震弹性阶段,考虑行波效应后结构角柱、边柱及斜撑内力有所加大;大震弹塑性分析阶段,考虑行波效应后结构损伤程度未见明显加重,仅个别构件损伤略微加大。分析结果为结构设计中考虑行波效应的影响提供了依据。     

行波效应对大跨度悬索桥地震响应的影响分析

为了研究行波效应对大跨度悬索桥地震响应的影响,本文以南沙大桥(原名:虎门二桥)坭洲水道桥为工程背景,建立ANSYS三维空间有限元模型,采用非线性时程分析法研究地震一致激励作用和多点激励行波效应对大跨度悬索桥结构关键位置内力及位移的影响。为使结果更具有普遍适用性,选取了500m/s至8000m/s范围内的9组视波速。研究结果表明:对于大跨度悬索桥,多点激励行波效应对各桥塔塔底内力、塔顶位移、梁端位移及塔梁相对位移影响不同。在视波速超过一定水平时,主塔塔底轴力、剪力及梁端位移均趋近于一致激励情况;而对于塔顶位移及塔梁相对位移,多点激励行波效应下的结构响应与一致激励情况有较大差异。因此,大跨度悬索桥的抗震设计应重点考虑行波效应的影响。     

行波激励下双肢薄壁高墩大跨连续刚构桥的动力响应

利用大型结构分析软件,建立了一座5跨双肢薄壁高墩大跨连续刚构桥的空间抗震有限元模型,运用时程分析法计算了一致激励及行波效应下高墩的地震响应。结果表明：纵向线刚度大的墩将分担较大的纵向内力,质量大的墩将分担较大的横向内力;考虑行波效应后,结构的内力均有不同程度的增大,而结构的位移却呈现减少的趋势,结构的振动周期延长。     

大跨度多塔斜拉桥行波效应分析

为研究行波效应对大跨度多塔斜拉桥地震反应的影响规律,文章选取某大跨度四塔公铁两用斜拉桥为研究对象,利用时程法计算结构在不同波速下的地震响应,并与一致激励的情况做对比分析。结果表明,在低波速段结构的纵向位移响应表现出增大趋势;一般在波速约为500 m/s时会产生的结构内力最小值;不同波速下边塔和边主墩的内力响应波动更加剧烈,在低波速段,边塔内力有减小趋势,而边主墩、中塔和中主墩内力有增大趋势。在进行桥梁抗震设计时,有必要考虑低波速状态下的行波效应对结构地震响应的影响。     

国家体育场在多点激励作用下的地震反应分析

地震地面运动是一复杂的时-空过程,严格来说所有结构的地震反应分析均应考虑地震动空间变异性的影响,尤其是当结构规模和平面尺寸较大时,这种差动效应就更加明显,由此引起的结构反应与一致激励相比有所不同.本文基于相位差谱生成非平稳空间地震动场后,进行了国家体育场在多点激励下的地震反应分析,并将计算结果与一致激励的结果进行了对比.结果显示:水平地震作用下多点激励作用方向上的位移反应多小于一致激励的,多点激励作用下非激励方向的位移大于一致激励的;竖向地震作用下的变形在多点激励时较大.基底剪力和基底弯矩在多点激励作用下的反应较一致激励的小.