中承式钢管混凝土拱桥地震动响应分析

近年来,钢管混凝土拱桥由于具有承载力高、跨越能力强、抗震性能好、施工方便等优点得到广泛应用。以某跨度为240m的中承式钢管混凝土拱桥为背景,采用Midas/Civil 2013建立桥梁空间有限元模型。采用子空间迭代法计算桥梁前90阶的自振特性,包括频率、周期及振型。桥梁的第一阶频率为0.347Hz,周期为2.882s,振型表现为拱肋正对称横弯。同时,采用时程分析法进行地震动响应分析,分析成果可为桥梁健康监测系统在传感器布置和现场动力测试等方面提供依据。     

中承式钢管混凝土拱桥抗震性能分析

根据钢管混凝土统一理论,对国内某中承式钢管混凝土拱桥建立的模型进行了动力特性研究,并用时程分析法对其进行了地震响应分析。探讨了3种不同横撑设置方式对桥梁的影响,通过对计算结果分析发现横撑设置的变化能改变桥梁横向刚度,从而在一定程度上提高了桥梁抗震性能。得出的结论可以为同类拱桥的抗震设计和研究提供参考依据。     

大跨度钢管混凝土拱桥抗震性能分析

以丫髻沙大桥为工程背景,利用大型通用有限元软件建立了三维空间有限元模型,应用现有的抗震理论,主要是采用反应谱法,对丫髻沙大桥的抗震性能进行分析。计算结果表明,横向地震激励对该桥的影响较大,在计算地震力时,应该考虑竖向地震荷载的组合。     

基于自适应匹配算法的速度脉冲型地震动模型化

速度脉冲型地震记录至今尚未有完整的波形参数识别方法,从地震动数据库中批量识别脉冲记录并搜集波形参数仍然有一定困难.针对此问题,将脉冲量化识别、脉冲解析函数、自适应匹配算法三者结合,提出一套脉冲波形参数识别方法,可实现脉冲波形和解析函数之间的自适应匹配;该方法包括一个借助EMD (empirical mode decomposition)的核心算法,对近场速度脉冲型地震记录实现平滑;再以Mavroeidis函数为脉冲基本模型,根据其特征参数的变化范围,分别对脉冲频率、脉冲形状系数、脉冲振荡特征系数进行了参数样本的循环枚举,并由优化算法确定模型参数取值;在此基础上,给出了当前既有的速度脉冲型记录样本的上述模型参数识别结果,并根据统计给出了地面峰值加速度分布和主脉冲周期的关系.研究结果表明:和既有的方法利用Dickinson模型识别方法相比,本文算法对波形显著不对称的记录主脉冲周期识别错误率降低了约67%,较好的识别稳定性更有利于工程应用.     

桩-土-结构相互作用对大跨度CFST拱桥的地震反应的影响

以某大跨度钢管混凝土拱桥为研究对象,桩基础与地基采用J.Penzien质量-弹簧体系模拟。大跨度钢管混凝土(CFST)拱桥的三维有限元模型使用ANSYS软件建立,并进行了桥梁的地震反应空间非线性时程分析,主要分析了考虑桩-土-结构相互作用后,在地震动不同输入方式下该桥的地震反应。结果表明,不同的地震动输入方式下,桩-土-结构相互作用对大跨度CFST拱桥地震反应的影响是不同的。     

近断层地震作用下大跨CFST拱桥的动力稳定性

为研究大跨度CFST(钢管混凝土)拱桥在近断层地震作用下的动力稳定性能,以主跨132 m的下承式钢管混凝土拱桥为工程背景,以台湾集集地震记录作为横向输入,采用动态增量分析(IDA)方法,对动力失稳临界荷载的确定进行了探讨.为提高IDA的分析效率,采用了高性能数值计算并行处理方法.此外,还讨论了加强IDA曲线簇收敛的问题.结果表明:脉冲型近震可导致非线性极值动力失稳,失稳临界荷载明显降低;采用加权平均加速度峰值作为地震强度指标,能显著改善IDA曲线簇的离散性,有利于揭示近断层地震对钢管混凝土拱桥造成动力失稳的特点.     

非保向力对钢管混凝土拱桥稳定性的影响分析

以一个工程实例———江西吉安赣江钢管混凝土拱桥为研究对象,建立了有限元模型,分析了竖向保向力和非保向力对该桥稳定性影响,考虑了双重非线性(几何非线性和材料非线性)对桥的稳定性的影响。结果表明:竖向保向力和非保向力对桥的稳定性都会产生不同程度的影响。考虑非保向力后桥的稳定安全系数较大,非线性对该桥稳定性的影响不可忽视。     

构造形式对钢管混凝土拱桥动力性能的影响

为研究钢管混凝土拱桥的动力特性,以黑龙江省哈同公路依兰牡丹江拱桥为例,应用大型有限元软件ANSYS建立了8种结构形式组合的拱桥空间有限元模型。在不同结构形式下,以匀速移动常量力作用在桥面上来模拟车辆对桥梁的强迫振动,得到了跨中截面和拱顶截面的竖向、横向位移以及加速度响应的极值：并得到了拱顶截面和1／4拱肋截面的动内力极值,分析出各种结构形式对桥梁强迫振动特性的影响。为改善大跨度中承式钢管混凝土拱桥的动力性能提供理论依据。     

脱空对钢管混凝土拱桥整体稳定性影响分析

钢管混凝土拱桥由于可以很好地发挥钢材和混凝土的优势,在我国现代桥梁的发展中占居十分重要的位置,但是钢管混凝土拱桥在施工及运营过程中经常出现脱空问题。首先讨论产生脱空的原因,然后建立了空间有限元模型,讨论脱空对钢筋混凝土拱桥整体稳定性的影响,分析结果表明：钢管与混凝土的脱空会降低钢管混凝土拱桥的整体稳定性,随着脱空范围的不断增加,钢管混凝土拱桥的稳定系数不断降低。当脱空长度为拱肋长度的1/2时,全桥布载、半桥布载与半侧布载情况下拱桥的稳定安全系数分别降低了14％、18％、23％。钢管混凝土中的脱空问题应引起足够重视。     

横撑对钢管混凝土拱桥力学性能的影响分析

分析主拱肋上不同位置横撑对钢管混凝土拱桥力学性能的影响,利用有限元法分别计算不同横撑布置方式对钢管混凝土拱桥静力、动力和稳定性的影响,得出一些相关结论,为钢管混凝拱桥的研究和设计提供参考。     

钢管砼拱桥模型构建及自振特性对比分析

以云南省海口大桥为研究对象,基于ANSYS软件分别考虑墩底固结和土-桩-结构相互作用,建立了该桥的两种三维有限元模型,以此为基础进行了两种模型的自振特性对比分析;并系统地介绍了两种中承式钢管砼系杆拱桥简化模型的构建方法,可为相关研究提供参考.     

下承式钢管混凝土拱桥静载试验研究

对某主跨为80 m的下承式钢管混凝土系杆拱桥进行承载能力静载试验.测试内容主要包括该桥跨中和四分点处的荷载横向分布系数、各截面主要控制点的应变影响线以及在基本荷载作用下各控制截面主要测点的应变、挠度.测试结果表明:各测点的应变校验系数和挠度校验系数均低于规范值,说明正截面强度和结构刚度均满足正常使用要求.     

钢管砼拱桥模型构建及自振特性对比分析

以云南省海口大桥为研究对象,基于ANSYS软件分别考虑墩底固结和土-桩-结构相互作用,建立了该桥的两种三维有限元模型,以此为基础进行了两种模型的自振特性对比分析;并系统地介绍了两种中承式钢管砼系杆拱桥简化模型的构建方法,可为相关研究提供参考.     

单承载面下承式钢管混凝土拱桥吊杆张拉控制分析

吊杆的张拉控制是单索面下承式钢管混凝土拱桥施工控制中的重点。以青兰高速邯郸段跨南水北调大桥为工程实例,运用大型通用有限元程序ANSYS对其施工过程进行模拟。通过对吊杆实际监测数据与理论分析结果的比较分析,对吊杆张拉过程进行控制,对张拉顺序进行优化,为同类型桥梁的施工控制提供了参考。     

大跨径钢管混凝土拱桥在空间响应下的地震分析

地震发生时,大跨度钢管混凝土拱桥由于桩土的联合作用、行波效应及多点激励效应等因素的影响,结构受力往往很复杂。针对大跨径钢管混凝土拱桥的抗震现状,提出了通过建立多个空间有限元模型,可实际地模拟钢管混凝土拱桥在地震作用下的多种空间效应。     

大跨度钢管混凝土拱桥拱脚局部应力分析

建立了钢管混凝土拱桥拱肋与预应力混凝土系梁连接部位三维有限元空间模型,模拟了该部位在各种荷载工况下的受力情况。计算结果表明,拱脚结点以受压为主,结点内部应力分布较均匀,总体受力合理,满足设计要求。为工程设计和施工提供了合理的依据。     

大跨径钢管混凝土拱桥动力性能分析

为了研究风撑对大跨径钢管混凝土拱桥动力性能的作用,以依兰牡丹江钢管混凝土拱桥为例,运用大型通用软件分别建立无风撑与有风撑的全桥有限元模型。结果表明,大跨径钢管混凝土拱桥横向刚度较小,且风撑的设置可有效提高其横向刚度。