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...     

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。     

竖向地震下双塔楼结构的行波地震反应分析

以北京LG大厦为研究对象,应用通用有限元软件建立计算模型,对该结构进行竖向地震作用下的行波地震反应分析,给出了该结构顶部典型节点的位移和加速度以及双塔楼框架柱位移、层间位移和内力等,并与在一致输入激励下的地震反应进行比较,继而考虑水平和竖向地震同时作用的行波效应对结构地震反应的影响,探讨了这些节点和框架柱的相关物理量在地震行波作用下的变化规律.将双向(水平和竖向)地震作用下的反应与水平地震作用下的反应进行比较,探讨了双向地震作用下竖向地震作用对结构地震反应的贡献.结果表明:行波效应对结构地震反应的改变较大.     

某中承式拱桥地震反应谱分析及抗震性能研究

针对某中承式拱桥进行了抗震研究,介绍了地震反应谱分析的基本原理,通过有限元模型的动力特性及反应谱分析,得出了结构在地震作用下的内力响应,采用纤维单元,对结构最不利截面进行了P-M-分析,得到了控制截面的抗弯能力,对结构进行了抗震性能评估。     

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。     

大跨度钢拱桥横撑刚度对全桥抗震性能的影响

以天津大跨度钢拱桥———直沽桥为研究对象,对其在天津波、三维一致激励及行波效应下拱肋内力和位移的变化规律进行了分析,从该桥横撑刚度的变化对全桥地震响应的影响方面进行了论述,得到了大跨度钢拱桥拱顶对内力的影响程度要小于拱脚、横撑刚度较小的钢拱桥在地震作用下的内力较大、横撑刚度对横向弯矩有较大的影响等结论。     

土岩变化地层长隧道纵向地震响应解析解

土岩地层交界面是制约长隧道结构抗震安全的关键控制节点,但现有设计方法均未考虑隧道沿其纵向的地层变化。基于隧道的动力响应特点提出力学模型,将隧道沿纵向简化为两段处于不同地层条件中的半无限长弹性地基梁。通过求解结构的位移微分控制方程,推导出土岩变化地层长隧道纵向地震响应的解析表达式,并引入位移相位角模拟行波效应,提出了面向工程设计的土岩变化地层长隧道纵向抗震简化分析方法。通过与有限元基准模型在相同条件下的对比分析,验证了该方法的有效性。最后应用该解析公式进行参数敏感性分析,揭示了结构刚度、地层剪切波速比等关键因素对土岩变化地层隧道结构地震响应的影响规律:隧道结构刚度越大,结构内力响应越剧烈,隧道地层突变段的内力峰值差越大,地层突变的影响范围也随之变宽;地层剪切波速比越大,隧道地层突变段的内力峰值差越大,但地层突变的影响范围却不受影响。     

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。     

拱桥横向抗震的实用计算方法

本文在研究了拱桥纵向实用抗震计算的基础上进一步讨论拱桥横向抗震的实用计算问题,并对现行抗震规范进行必要的修改和补充。通过分析若干典型实例,了解拱桥横向弯扭振动的基本特性及其横向地震反应规律,并结合模型试验和实桥的动力测试,确定近似振型函数,简化力学模型,分别建立板拱和肋拱桥横向抗震的实用计算方法。利用本文所提供的周期系数和内力反应系数,可十分简便地进行拱桥的横向抗震计算。     

钢-混凝土组合桥梁地震响应分析

为探究高烈度区钢-混凝土组合梁桥主梁的地震响应，以主河槽桥为依托，采用反应谱法和时程分析法，开展桥梁结构的地震响应分析，主要为地震作用下钢混组合梁主梁的位移和内力响应。研究结果表明：主梁的自振频率较大，槽型钢-混凝土组合桥梁的主梁具有较大的刚度；在纵向、横向和竖向地震分别作用下，钢-混凝土组合桥梁的位移响应和内力响应均比较大，对桥梁抗震设计不利，需对桥梁的地震响应做出设计对策；在纵向+竖向和横向+竖向地震作用下，主梁两端的位移响应较大，内力响应分配不合理，固定支座位置的主梁内力较大，整体上对桥梁结构的抗震设计不利。     

大跨度钢管混凝土拱桥非线性地震响应分析

研究了大跨度钢管混凝土拱桥在同步激励和多点激励作用下的非线性地震响应特性及主要影响因素。采用时程分析法计算了大跨度钢管混凝土拱桥的非线性地震响应,研究了几何非线性对结构地震响应的影响,探讨了恒载内力和构型、多点激励效应等因素对大跨度钢管混凝土拱桥非线性地震响应特性的影响,结果表明结构的几何非线性性质对大跨度钢管混凝土拱桥的地震响应有较大影响。     

基于ANSYS的大跨斜拉桥地震响应分析及性能评估

为研究西部高烈度地区大跨度斜拉桥的地震响应特点,以兰州市南绕城高速公路上一座跨径为177 m+360 m+177 m的结合梁斜拉桥为研究对象,利用有限元软件ANSYS建立其空间计算模型,分析了该桥的动力特性。运用非线性时程分析法计算桥梁结构在50年超越概率10%和2%两种地震水平作用下的地震响应,并以构件的能力需求比评估了该桥的抗震性能。结果表明:地震作用下主梁纵向振动与横向振动基本不耦合,其竖向位移受纵向地震作用影响较大;由于结构的非对称性,5#塔（南桥塔）的塔顶位移及塔底弯矩均大于4#塔（北桥塔）;在E1和E2两种水平地震作用下,各桥墩和桥塔关键截面以及斜拉索最小能力需求比均大于1,满足抗震性能要求;各桥墩纵桥向能力需求比小于横桥向,而桥塔纵桥向能力需求比大于横桥向,建议在过渡墩和辅助墩上安装减隔震装置,加强其纵桥向抗震性能。     

A method for examining the seismic performance of steel arch deck bridges

To examine the seismic resistance performance of a steel arch bridge during a strong earthquake, an approach is proposed in this paper to determine the ultimate strain of an arch rib using the static elasto-plastic large deformation theory. A steel fixed-end deck arch bridge with a span length of 200 m was used as an example in this study. The ultimate strain of the arch rib was calculated using the elasto-plastic finite element model. The seismic responses of the arch bridge exposed to strong earthquakes in two and three directions were also simulated. Moreover, the effect of earthquake motion in the lateral direction on the elasto-plastic earthquake response was discussed, and the seismic resistance of the structure was analyzed. The results show that steel arch bridges have preferable seismic resistance under strong earthquake conditions. While lateral earthquake motion has some influence on the damage to an arch bridge, it has little effect on the displacement, axial force, and bending moment responses of the arch rib. It is feasible to examine the seismic performance of the arch bridge by ascertaining the out-of-plane and in-plane earthquake responses of the bridge.     

A method for examining the seismic performance of steel arch deck bridges

To examine the seismic resistance performance of a steel arch bridge during a strong earthquake, an approach is proposed in this paper to determine the ultimate strain of an arch rib using the static elasto-plastic large deformation theory. A steel fixed-end deck arch bridge with a span length of 200 m was used as an example in this study. The ultimate strain of the arch rib was calculated using the elasto-plastic finite element model. The seismic responses of the arch bridge exposed to strong earthquakes in two and three directions were also simulated. Moreover, the effect of earthquake motion in the lateral direction on the elasto-plastic earthquake response was discussed, and the seismic resistance of the structure was analyzed. The results show that steel arch bridges have preferable seismic resistance under strong earthquake conditions. While lateral earthquake motion has some influence on the damage to an arch bridge, it has little effect on the displacement, axial force, and bending moment responses of the arch rib. It is feasible to examine the seismic performance of the arch bridge by ascertaining the out-of-plane and in-plane earthquake responses of the bridge.     

多点激励下桩-土-斜拉桥全模型振动台试验研究

大跨斜拉桥的自振频率和阻尼低以及空间尺度大,其地震响应受桩基础、场地土特性和地震动空间效应的影响较大。然而,由于试验条件和技术所限,目前尚缺乏相关的全模型振动台试验研究。以一座试设计主跨1400m超大跨斜拉桥为原型,设计和制作了一座几何相似比为1/70且包括上部结构、桩基础和场地土等在内的试验模型,通过振动台试验研究了多点激励对桩-土-斜拉桥全模型地震响应的影响及其规律。试验结果表明：纵向多点激励使一侧主塔的纵向位移、一侧主塔和桥墩的纵向桩-土-结构相互作用效果以及主跨一侧竖向位移增大,而另一侧减小;横向多点激励使一侧主塔的横向位移和一侧桥墩的横向桩-土-结构相互作用效果增大,另一侧减小,但使两侧主塔的横向桩-土-结构相互作用效果和主跨两侧横向位移响应均增大;桩-土-结构相互作用对斜拉桥的加速度响应产生不利影响。基于上述结果,大跨斜拉桥的抗震设计或性能评估应考虑多点激励和桩-土-结构相互作用的影响。     

半漂浮式主梁钢管混凝土拱桥黏滞阻尼器减震设计

为研究大跨半漂浮体系中承式钢管混凝土拱桥黏滞阻尼器参数选取与减震效果,以某计算跨径320 m中承式钢管混凝土拱桥为工程背景,采用MIDAS/Civil软件建立有限元模型,在动力特性分析的基础上提出黏滞阻尼器减震方案,并基于非线性动力时程分析方法研究了黏滞阻尼器的参数选取与减震效果。结果表明:半漂浮体系中承式钢管混凝土拱桥的纵飘振型出现较早,振型参与质量所占比重大,黏滞阻尼器参数选取主要应考虑梁端纵桥向容许位移和阻尼器连接构件所能承受的阻尼力; 对相同的阻尼指数,主梁梁端最大纵桥向位移响应随着阻尼系数的增大呈非线性减小,阻尼器轴力随着阻尼系数的增大几乎呈线性增大; 阻尼指数在0.2～0.4之间变化时,阻尼指数越大,同时满足梁端位移与阻尼力要求的阻尼系数可选范围越大; 设置黏滞阻尼器后,梁端纵桥向位移响应显著减小,拱顶纵桥向位移有所增加,除拱顶处拱肋轴力略有减小外,其余各处轴力、剪力与弯矩均有所增加,但内力响应绝对值不大; 研究成果可为同类桥梁减震设计提供参考。     

垂直提升开启式拱桥动力特性分析

首先介绍了垂直提升开启式拱桥的基本组成以及开启与闭合过程的实现,然后运用有限元软件MIDAS/Civil对一座垂直提升开启式钢管混凝土人行拱桥进行了动力特性的数值分析,研究了桥梁闭合状态和开启状态下的自振频率和振型,分析了拱肋刚度和横撑数量对该类型桥梁自振特性的影响。结果表明:桥梁开启前后的振动频率在第5阶时差别稍大,其他各阶自振频率几乎相同,振型也基本相同;开启后开启段主梁的纵向和竖向振幅较大;增大拱肋的刚度,结构自振频率增大,有利于提高拱桥的整体稳定性;横撑数量的多少对拱肋的耦合振动影响最大;所得结论可以为同类型桥梁的设计和抗震分析提供参考。     

Seismic design for steel trussed arch to multi-support excitations

The behavior of steel trussed arch to multi-support excitations is studied. The spatial variation of ground motion is modeled by an empirical coherency loss function. Numerical results indicate that horizontal multi-support excitations have a quite large amplification effect on the seismic responses of the trussed arch. This amplification effect cannot be ignored in the seismic design of such structures. Vertical multi-support excitations reduce the seismic responses of the trussed arch. Therefore the assumption that vertical free-field ground motions are spatially uniform is available to assure the degree of seismic safety reliability of the trussed arch. An average response spectrum method is subsequently introduced to calculate the arch response to multi-support excitations. The advantage of the method is that the linear peak seismic response of the arch to multi-support excitations can be obtained as conveniently as the conventional response spectrum method does. The good agreement of results between the time-history method and the average response spectrum method shows the validity of the latter method.     

沪蓉西四渡河悬索桥抗震性能研究

大跨度悬索桥必须进行可靠的抗震性能研究。以一座在建的山区悬索桥为研究对象,采用基于迭代拟合规范设计反应谱法合成一致激励、行波效应以及多点激励3种工况下的位移时程,并作为该桥地震动输入。采用两水准设防二阶段抗震设计方法,分别按纵向+竖向、横向+竖向对其进行线性和几何非线性地震时程分析。分析结果表明:多点激励的影响较大,线性与几何非线性分析结果较接近;经抗震强度、变形验算,该桥抗震性能满足要求。