地震行波输入下大跨度斜拉桥耗能减震措施

地震作用下漂浮体系斜拉桥的纵向位移较大,需采取抗震减震措施。以一座大跨度斜拉桥为实例,建立三维有限元模型,计算分析了地震行波输入下粘滞阻尼器对飘浮体系斜拉桥的减震效果。结果表明,地震行波效应会减小斜拉桥桥塔的地震反应而增大主梁的地震反应,粘滞阻尼器被动控制对斜拉桥位移的减震效果非常显著,且行波效应对其减震效果无明显不利影响。     

地震行波效应对大跨连续刚构桥主动控制的影响

为了探讨地震行波效应对大跨桥梁主动控制地震反应和减震效果的影响规律,推导了地震动多点输入下大跨度桥梁的主动控制计算方法,对一座四跨连续刚构桥梁进行了具有不同视波速的行波输入下的主动控制计算分析,并与地震动一致输入下的计算结果进行比较。结果表明,行波效应对该大跨连续刚构桥梁的主动控制地震反应和减震效果影响显著,对主梁和桥墩均会在较低视波速地震行波输入时表现出不利影响,且对高墩的不利影响大,对低墩的不利影响小。行波效应对纵桥向主动控制的减震效果具有较大不利影响。为此,建议在确定主动控制系统的参数时应考虑地震行波效应的影响以确保控震效果。     

时滞对桥梁半主动控制和主动控制的影响

桥梁减震半主动控制和主动控制系统中会存在一系列时滞因素,为了探讨时滞对桥梁控制效果的影响规律,建立桥梁的有限元模型和减震控制方程,并考虑控制系统不同的滞后时间,采用粘滞阻尼器对一座大跨连续梁桥进行了减震控制地震反应数值计算。结果表明,时间滞后对半主动控制和主动控制的影响趋势基本相同,均会使控制系统的减震效果随着滞后时间的增大而越来越差,甚至会增大桥梁地震反应和使地震反应发散,但是半主动控制出现减震效果为零的滞后时间和地震反应发散的滞后时间均比主动控制更加长一点,这显示了半主动控制的优越性。     

行波效应对三塔斜拉桥地震反应的影响

推导了以体系绝对位移形式表达的行波作用下结构的运动方程,利用大型结构分析软件SAP2000对三塔斜拉桥的地震反应的行波效应进行了时程分析的数值模拟,讨论了表面视波速对三塔斜拉桥行波输入下地震反应的影响,将其结果与一致激励时的结果进行比较并讨论了拟静力反应在总反应中的贡献,结果表明,在对三塔斜拉桥进行抗震设计时,应重视行波效应对边塔的不利影响.     

三跨飞燕式异型钢管混凝土拱桥地震反应及控制

利用ANSYS有限元软件,计算并分析了某三跨飞燕式异型钢管混凝土拱桥的动力特性和一致激励与行波激励下的动力响应,并对拟安装在桥上Lock-up装置的减震效果进行了评价.研究表明,纵向和竖向联合输入下结构的动力反应明显高于纵向和竖向单独输入工况;横向地震激励时,拱肋出平面位移及内力均很大,但可以不考虑行波效应的影响;纵向...     

大跨度斜拉桥边墩新型横向钢阻尼器减震体系及设计方法

针对大跨度斜拉桥边墩的横向抗震问题,提出桥梁新型横向钢阻尼器与滑动支座组合的一种边墩横向减震体系,以及基于桥梁实际抗震需求的减震 体系设计方法。之后,以一座主跨620m的大跨度斜拉桥为工程背景,验证该方法的可行性。并从关键位置的地震反应、阻尼器对横向基本控制振型的影响、 减震体系的耗能能力和地震动输入的影响等方面对边墩新型横向减震体系的减震效果进行全面分析。结果表明,大跨度斜拉桥边墩新型减震体系具有显著的 减震效果;与常规体系相比,对地震动输入较不敏感。     

确定桥梁半主动控制阻尼器位置的简便方法

提出了按照主动控制力的大小数值来确定桥梁半主动控制阻尼器位置的方法,并通过一座大跨桥梁纵向地震反应半主动控制计算分析,验证了该方法的有效性,在分析和总结计算结果的基础上,提出了一些关于桥梁减震控制中阻尼器位置的建议。     

考虑行波效应下的多塔斜拉桥减隔震体系研究

以一座主跨908 m的多塔斜拉桥为研究背景,建立全桥动力计算模型,分析了行波效应下该结构常规体系与减隔震体系的地震响应,结果表明:1对于常规体系,行波效应会增大上桥塔内力,但采用拉索减震支座的减隔震体系具有较好的减震率;2考虑行波效应对桥墩抗震有利,而减隔震体系会进一步降低桥墩内力;3减隔震体系可以将主桥支座位移控制在要求范围内,对于引桥,考虑行波效应时,支座位移增大明显,也建议采用拉索减震支座;4行波效应下,主-引桥相对位移增大,建议在主-引桥间设置连梁装置和缓冲装置,以提高抗震性能。     

大跨度斜拉桥多点激励地震反应分析

大跨度斜拉桥各地面支承距离较大 ,一致激励地震输入模式并不符合实际情况 ,应当考虑地震波有限波速传播所引起的行波效应以及部分相干效应和局部场地效应的影响。本文以主跨 1 0 1 8m的某在建大跨度斜拉桥为例 ,数值仿真分析了三种确定性地震波一致激励、行波激励以及随机地震动场多点激励作用下斜拉桥关键部位的地震反应 ,为该斜拉桥的工程设计提供了可靠的理论依据     

半主动碰撞耗能技术的减震机理与试验研究

为了高效提升建筑结构抗震性能,提高传统被动控制装置的减震效率,提出一种半主动碰撞耗能技术。该技术利用耗能装置的质量块与挡板的碰撞实现主体结构与耗能装置的动量交换,根据半主动控制策略提供控制力,外部能源需求小,且对外激励和结构特性不敏感。基于考虑时滞效应的半主动碰撞控制策略,通过搭建实时监测反馈系统,完成了半主动碰撞耗能装置的设计与制作,并通过五层钢框架振动台试验与数值模拟研究揭示其减震机理。试验与模拟结果表明：该装置可按照设计的半主动碰撞控制策略工作;对比传统的被动碰撞耗能技术,半主动碰撞耗能技术具有更优越的减震性能,可有效拓宽减震频带。     

时滞对桥梁主动控制的影响与时滞补偿

桥梁减震主动控制系统中会存在一系列时滞因素,为了探讨时滞对桥梁主动控制效果的影响规律和时滞补偿方法,建立桥梁的有限元模型和减震控制方程,并考虑控制系统不同的滞后时间,对一座大跨连续梁桥进行了主动控制地震反应数值计算分析。结果表明,时间滞后会使桥梁主动控制系统的减震效果随着滞后时间的增大而越来越差,甚至会使地震反应发散;采用移相法对桥梁主动控制时间滞后进行补偿可以取得很好的控制效果,桥梁绝大部分地震反应在时滞补偿后的减震效果能够接近无时间滞后的理想情况的减震效果,有的甚至超过理想情况的减震效果。     

新型斜拉桥与摩天轮组合结构在地震多点激励作用下的响应分析

地震地面运动的空间变化效应(特别是行波效应)对大跨度结构的响应有很大影响。本文以天津慈海桥为工程背景建立了新型斜拉桥和摩天轮组合结构的动力分析模型,利用通用分析软件ANSYS对慈海桥行波效应进行了分析与讨论,研究比较了是否考虑行波效应以及不同相位差条件下行波效应的结构位移和内力响应,得到了慈海桥独特的地震反应特性。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慈海桥的地震响应发生较大改变。     

行波激励下MR阻尼器对桥梁地震反应控制效果的研究

本文应用磁流变(MR)阻尼器对桥梁结构在行波激励下的地震反应进行控制。采用子空间模态分析法建立了适合多点不同步地震激励下桥梁振动控制分析的瞬时最优控制算法。以连续刚构桥和大跨度斜拉桥两个具体工程为例,数值仿真分析了行波激励下桥梁地震反应在多种MR控制策略下的控制效果,为MR阻尼器的工程应用提供了理论依据。     

钢塔斜拉桥地震反应特性分析

针对一个实际钢塔斜拉桥工程,采用有限元软件SAP2000进行了动力特性和地震反应分析,并以主塔为混凝土塔的苏通大桥作为参照,对斜拉桥的动力特性、主塔地震反应和抗震性能等进行了比较分析。结果表明:相对于混凝土塔,钢桥塔的刚度和质量较小,轴压比略大,斜拉桥纵飘和主塔侧弯振型周期较长,主塔重力几何刚度对桥梁动力特性的影响较大,从而显著增大了塔顶及主梁的纵向地震位移,但对主塔及其基础的地震内力影响较小。钢塔斜拉桥的抗震性能较好,在7度地震区,地震作用不会控制钢塔及其基础的结构设计。     

采用振动台阵的超大跨斜拉桥大比例全模型试验研究

强震作用下超大跨斜拉桥的结构响应与其结构体系密切相关,且受基础和场地土特性影响较大,然而目前为止,因试验条件和技术所限,尚缺乏相关的全桥模型振动台试验研究。以一座试设计的主跨1400m超大跨斜拉桥为原型,设计一座几何相似比为1/70、包括桩基础和场地土的全桥模型;采用振动台阵试验技术,研究El Centro波、人工波、Mexico City波等三种典型地震一致激励下不同结构体系的地震响应特性及影响机理,所研究的结构体系包括：纵向半漂浮体系、纵向弹性约束体系、以及本文作者提出的纵向辅助墩耗能体系和横向耗能体系;探讨不同纵向结构体系的抗震性能以及附加在上塔柱间的耗能构件对斜拉桥横向地震响应的控制效果。试验结果表明：土-结构相互作用对上部结构地震响应的影响不可忽视;主塔地震响应受高阶振型的影响明显;在PGA为0.4g以下的El Centro波和人工波、以及PGA为0.2g的Mexico City波作用下,结构响应仍处于弹性状态;纵向弹性约束体系和纵向辅助墩体耗能系可有效减小主塔位移和塔-梁间纵向相对位移响应,其中作者提出的纵向辅助墩耗能体系的抗震性能更好;附加耗能构件可有效降低主塔的弯矩应变响应,实现分散主塔受力和附加耗能作用,但对主塔加速度和位移响应的控制有限。     

H型斜拉桥桥塔横桥向结构抗震设计与分析

在工程实际中,通常需要在满足静力需求的基础上大幅提高塔底和横梁截面的配筋率来满足斜拉桥桥塔在罕遇地震作用下既定的性能目标,这种做法不仅不够经济,同时也增加了下部桩基础的抗震需求。通过对H型桥塔斜拉桥桥塔结构设计参数进行研究,探讨了斜拉桥桥塔上横梁位置、塔柱-横梁刚度比、上横梁与塔柱的约束条件以及桥塔上横梁进入塑性的程度对斜拉桥桥塔横桥向地震响应的影响。结果表明:斜拉桥桥塔上横梁位置变化、横梁刚度变化以及考虑上横梁的屈服耗能均能改变桥塔横桥向的地震响应,但结果并不显著,而改变上横梁与塔柱的约束条件能显著降低桥塔的横桥向地震需求。     

主塔塔型对大跨度钢塔斜拉桥地震反应的影响

为研究钢塔斜拉桥在不同塔型下的地震反应,以实际桥梁工程为背景,从斜拉桥抗震设计的角度出发,利用反应谱方法分析了独柱塔、H型塔和钻石型塔三种塔型对斜拉桥地震反应的影响。结果表明:独柱式钢塔斜拉桥的纵飘周期最长,H型塔最短;独柱式塔的横向侧弯周期也最长,钻石型塔最短。纵向+竖向地震作用下,H型塔及其基础的地震弯矩较大,但塔顶和塔梁间地震位移较小;横向+竖向地震作用下,钻石型塔的塔柱地震轴力较大,独柱式塔较小,独柱式塔的基础地震弯矩需求也较小。总体而言,在7度地震区,对于钢塔及其基础,地震均不会控制设计。     

近断层地震动空间分布特征对斜拉桥地震响应影响

为研究近断层地震动空间分布特征对斜拉桥地震响应的影响规律,以台湾集集地震近断层地震动为研究对象,根据台站与断层的空间相对位置,将 近场波分为破裂前方区域(Forward District,FD)、破裂区域(Middle District,MD)和破裂后方区域(Backward District,BD)三类波,对其进行频谱分析 表明,MD区域和FD区域地震动低频成分显著而BD区域高频成分显著。以某主跨为406m的斜拉桥为依托工程,对三个区域地震动作用下地震响应规律进行对比 研究,计算结果表明三个区域地震响应规律和量值均有显著差异,不同区域结构动力响应与地震动特征参数相关程度迥异。MD区域塔顶纵向位移较BD区域增 加3.03倍,塔底弯矩和剪力增加1.0倍;FD区域塔顶纵向位移较BD区域增加1.06倍,塔底弯矩和剪力较BD区域却分别下降了35.5%和32.2%。基于上述结果, 建议对于位于破裂区域的结构进行抗震设计时,须同时提高强度与变形需求,采用PGV及PGA作为结构动力响应参数的评估指标,还应选择合理地震动方向; 对于破裂前方区域,结构动力响应受输入能和PGA影响显著,须重点控制结构的变形;对于破裂后方区域,应着重提高结构的强度需求,首选断层距及PGV作 为地震动输入的控制参数。