火灾作用下斜拉索桥梁结构力学响应研究

通过有限元软件Midas/Civil建立两跨的斜拉桥有限元模型,考虑到不同区域的斜拉索火灾作用情况,对斜拉桥在斜拉索火灾作用下的结构力学响应进行分析,得到了斜拉桥主梁竖向位移、主塔的纵向位移以及斜拉索的应力变化。模拟结果表明:斜拉索不同区域受火时对主梁竖向位移、桥塔纵向位移影响均不相同;长索对主梁位移作用要远远大于中索、短索;1区受火时,主梁跨中竖向位移以及桥塔测点A纵向位移最大;受火拉索的应力值锐减,附近拉索的应力值急剧增加。     

斜拉索局部振动对斜拉桥动力响应的影响分析

建立了由SHELL单元模拟密集拉索的斜拉桥有限元模型,以减少大量拉索振型的干扰,用以探讨斜拉索局部振动对斜拉桥动力特性的影响,从而可以对斜拉桥整体振动控制提供参考意见。分析结果表明:利用SHELL单元模拟密集拉索是可行的;斜拉索局部振动在一定程度上减小了斜拉桥振型频率;增大了主梁在地震作用下的弯矩峰值,同时也增大了桥塔在地震作用下的弯矩峰值和位移峰值。对于存在索-塔耦合振动的斜拉索,若拉索与桥塔连接位置更接近塔顶,那么它对桥塔动力响应的影响也就越大。     

大跨多塔斜拉桥动力特性及抗震性能研究

结合一座大跨多塔斜拉桥工程设计实例,分析了桥塔与主梁之间不同约束形式的大跨多塔斜拉桥体系动力特性,对比研究了不同塔、梁间纵向约束方式对结构关键位置地震反应的影响.分析表明,桥塔与主梁间纵向约束方式的设置对结构的动力特性影响很大;在水平和竖向地震作用下,不同桥塔主梁约束形式的结构体系,各桥塔关键位置的内力差异也较大;释放各桥塔、主梁之间的纵向约束,可以减小塔底、承台底的弯矩以及塔底剪力,但会增大由于承台振动对承台底剪力的贡献.     

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。     

大跨度斜拉桥地震响应反应谱分析

为了研究大跨度斜拉桥地震响应规律,以某跨径组合为60+90+150+680+150+90+60(m)的斜拉桥为例,建立了斜桥的三维有限元模型,考虑桥梁所处不同的地质环境,分析了该大跨度斜拉桥的动力特性,通过计算得出了该桥的关键点的位移响应及主塔关键截面的内力地震反应响应值。研究结果表明:桥梁关键点的位移和主塔关键截面的内力响应在100年超越概率水平为2%(E1)最大,当地震力纵向与竖向的组合输入时,与100年超越概率水平为10%(E3)相比,50年超越概率水平2%(E2)主跨跨中的纵向位移增大了1.51倍,左塔与下横梁连接处的纵向弯矩、纵向剪力和竖向剪力分别增大了47%、43%和44%;当地震力横向与竖向的组合输入时,E1概率水平下主梁跨中的横向位移为0.64 m,右塔与下横梁连接处的竖向弯矩、纵向剪力和横向剪力分别为1 356 MN·m、87 MN和35.4 MN,综合考虑地质条件与不同地震力组合输入对该桥的影响是必要的。     

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。     

帆型混合塔斜拉桥非线性时程地震响应分析

帆形混合塔斜拉桥跨越能力强,造型美观,因此在市政桥梁中得到了广泛的应用。今利用Midas Civil 2017软件对一座主跨设置不对称的帆形混合塔型斜拉桥进行非线性时程分析,地震波选用1940年典型地震波E1 Centro,考虑拉索垂度对弹性模量的修正以及桩土相互作用。计算结果表明,竖向地震作用对于主塔横向位移D_Y位移影响较小,主要对于纵向位移DX有较大影响,考虑竖向地震作用下D_X位移约为不考虑竖向地震的2倍,竖向地震作用对于主梁纵向位移影响较大,两种工况下Mz和My均在不同时刻达到峰值点。因此在桥梁设计时需要对主梁纵向有一定限位措施,同时常规地震分析时应适当加强塔柱抗扭构造措施。     

不同类型地震动作用下双柱墩梁桥的隔震控制

远场类谐和地震动更易引起桥梁破坏,为此,以某双柱墩梁桥为结构,分别建立抗震模型与隔震模型,分析其在远场类谐和地震动与普通地震动下的动力响应,揭示隔震后主梁、墩柱和支座的地震响应变化。此外,分析SSI效应时隔震梁桥的主梁位移、桥墩弯矩和剪力以及墩顶位移变化规律。结果表明;远场类谐和地震动下隔震可减少主梁纵桥向位移防止主梁与桥台碰撞,当类谐和地震动峰值加速度较大时,隔震梁桥桥墩横桥向地震响应较抗震结构会有所增大,带来不利影响;考虑桩-土作用的梁桥墩-系梁连接点纵向弯矩随着桩-土刚度减小而增大,墩-系梁连接点容易发生纵向弯曲破坏。     

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。     

山区高墩大跨连续刚构桥地震时程响应分析

为了分析研究高墩连续刚构桥地震时程响应规律,以西北地区某一跨径为(48+96+48)m的组合连续刚构桥为例,该桥三维有限元模型是借助软件ANSYS进行建立,研究了其自振结构动力特性,根据桥址的实际地质情况,选用适用的Elcentro地震波作为输入地震波;根据时程分析理论,分析了此地震波作用下全桥的地震响应,具体分析了刚构桥桥墩内力及主梁跨中位移的时程响应。研究结果表明:地震波纵向输入时,墩梁连接处及主梁跨中主要表现为纵向位移和竖向位移;横向输入时,主要表现为横向位移;竖向输入时,主要表现为竖向位移。1~#、2~#墩底和墩顶的内力响应不同地震波下有所不同,其响应的最大值分别出现在不同的时间点。     

装配式超高墩连续刚构桥碰撞响应及影响研究

灌浆套筒连接装配式超高墩连续刚构桥与边联的动力特性差异显著,地震作用下易与边联发生碰撞。本文采用OpenSees建立了CFRB-FSP(主桥)与边联碰撞模型,探究了非长周期地震动、近断层脉冲型地震动作用下两者纵桥向的碰撞响应及其影响。结果表明,相同PGA作用下,近断层脉冲型地震动作用下的峰值碰撞力比非长周期激励下的大;峰值碰撞力随初始间隙、碰撞刚度以及跨径、墩高的增大而增大;CRFB-FSP主梁峰值位移随主梁跨径、墩高的增大而增大;墩底峰值弯矩随跨径的增大而增大,但随墩高的增高而减小,这与高阶振型的参与有关;碰撞后,CRFB-FSP的主梁峰值位移、墩底峰值弯矩都有所减小,减小率随跨径、墩高的增大而增大。     

上穿既有地铁的综合管廊三维地震响应研究

以北京城市副中心城市综合管廊工程为背景,基于有限元理论,采用ANSYS程序建立上穿既有地铁的综合管廊计算模型,分析在EL Centro波作用下引起的动力数值响应特征。研究表明:(1)沿垂直管廊水平走向输入地震波,引起的最大水平及竖向位移分别为0.073 m和0.033 m;而竖向输入地震波只引起竖向位移,最大值为0.145 m;双向(垂直管廊水平走向和竖向)同时输入地震波引起水平的位移响应与单独水平方向输入有明显的差别,而产生竖向位移与单独竖向输入有良好的一致性。(2)双向输入地震波引起管廊在水平和竖向的加速度峰值分别为0.886g、0.819g,明显大于单向输入引起的加速度响应(0.52g、0.75g)。(3)结构的应力峰值主要在第2～5s持续波动,双向输入产生的Mises应力峰值为2.46 MPa,远大于单方向地震输入产生的Mises应力(0.92 MPa、0.71 MPa)。     

剪力键对隔震桥梁地震响应影响分析

为了保证隔震桥梁在正常使用状态下的正常工作,需要在摩擦摆支座中设置剪力键,因此有必要研究剪力键对隔震桥梁的影响。以粤东高烈度地区某连续梁桥为背景,建立全桥有限元模型,分析了采用摩擦摆支座的隔震桥梁在E1及E2地震荷载激励下的响应。通过改变摩擦摆支座内剪力键水平承载能力大小,研究了不同剪力键承载能力对隔震桥梁地震响应的影响。研究结果表明,剪力键承载能力对墩底弯矩幅值及墩顶位移幅值影响较大,但对主梁位移幅值及支座幅值影响较小;当剪力键承载能力P与固定支座竖向设计荷载W的比值等于0.08时最优,此时剪力键在E1地震激励下不失效,且在E2地震激励下,对支座减隔震效果影响较小。     

地震作用下盾构隧道衬砌结构动力响应分析

盾构隧道衬砌结构在地震载荷作用下的安全越来越受到重视,本文运用有限元软件数值模拟地震作用过程,分析地震作用下不同管片接头模型中管片性能的变化规律,结果表明：盾构隧道在地震横向作用下产生较大的横向位移,不同管片接头模型中管片的位移时程曲线趋势基本一致,且随着管片刚度减小而增大,但均比地表土体横向位移小很多|地震作用下不同管片接头模型中管片和连接螺栓的内力分布情况相类似,随着管片刚度减小,管片横向方向和剪切方向的应力均减小,连接螺栓的轴力、剪力和弯矩均增大,其中剪力增加的幅度最大,弯矩最大值位于隧道两拱腰处。     

桩-土-结构效应对塔梁固结体系斜拉桥地震响应影响分析

结合某独塔预应力混凝土斜拉桥(塔梁固结体系)设计实例,采用有限元方法建立有桩基和无桩基两种动力计算模型,采用反应谱法计算有桩基和无桩基两种模型在不同地震动工况下结构各部位的内力和位移响应。给结构输入纵向、横向、竖向互相组合的地震动进行反应谱分析,得出拉索、主梁和主塔在地震作用下的内力和位移响应特性,并进行分析和比较,初步探讨了桩-土-结构效应对此类桥型的地震响应的影响。     

软土场地上双座串联大跨度斜拉桥地震响应及碰撞分析

本文分析了软土场地上双座串联大跨度斜拉桥——洪鹤大桥的地震响应及相邻斜拉桥的碰撞问题。首先,建立其空间有限元模型进行了动力特性分析;随后,考虑桥梁特点及场地效应,选取合适的地震波,采取纵桥向+0.3横桥向+0.3竖桥向的激励组合方式输入,对桥梁关键部位动力响应进行了非线性时程分析,并将结果与反应谱法进行对比验证;最后,对两座斜拉桥交接墩处主梁的碰撞问题展开了研究。结果表明:三向地震作用下,结构主梁及主塔均以纵桥向位移为主,且主梁横桥向位移不可忽略;结构在主塔处的剪力、弯矩远大于桥墩处,各方向内力最大值集中在4号塔及8号塔塔底右边,这在抗震设计中应引起重视;在E2地震作用下交接墩处两主梁不会发生碰撞,但建议在塔梁处布置纵向液体粘滞阻尼器以提高其减震性能。     

地震作用下某高桩码头的桩基响应分析

运用FLAC对某高桩码头进行了地震作用下的动力计算,分析了地震作用下场地的峰值加速度响应,高桩码头结构的整体位移、沉降和倾斜,桩基弯矩和剪力响应,绘制了桩基的弯矩和剪力包络图,并得出了相关结论。     

非一致地震激励下大跨度桥梁随机振动时域显式法#br#

对于大跨度桥梁结构,地震激励的空间效应不应忽略。考虑到随机地震激励的非平稳特性,为提高计算效率,有必要在时域内直接开展非一致地震激励下大跨度桥梁的随机振动分析。基于相对运动法,推导非一致地震激励下结构动力响应的时域显式表达式,提出可考虑非一致地震激励的时域显式直接法,可快速获取结构响应的统计矩;同时提出高效的时域显式随机模拟法,可进一步获取非一致地震激励下结构响应的平均峰值等更全面的统计信息,并可有效实现结构的动力可靠度分析。以某主跨1200m悬索桥为工程实例,开展顺桥向非一致地震激励下的随机振动分析,分别研究地震激励的行波效应、失相干效应和局部场地效应对桥梁关键响应标准差、平均峰值和结构抗震动力可靠度的影响。研究结果表明,对于该桥主梁跨中和主塔塔顶顺桥向位移,非一致地震激励下的响应标准差和平均峰值均小于一致地震激励下的结果;而对于该桥主塔塔底内力,非一致地震激励下的响应标准差和平均峰值有可能大于一致地震激励下的结果,其中弯矩和剪力的平均峰值增幅分别可达21.6%和19.5%;此外,地震激励的空间效应对该桥的体系失效概率也有较大影响。     

近场脉冲效应下悬索桥防屈曲中央扣减震耗能研究

为了探讨悬索桥在近场脉冲作用下防屈曲中央扣的耗能作用,以泸定大渡河特大桥为研究对象,建立该桥的6种不同形式中央扣的动力计算模型,研究其动力特性、地震响应和防屈曲中央扣的耗能能力。研究表明:防屈曲中央扣能提高悬索桥结构的主要振型的频率;有脉冲地震动对悬索桥这种柔性结构的地震响应有明显地放大现象;防屈曲中央扣相比于普通中央扣因其出色的耗能能力,能有效减小加劲梁纵向位移和塔顶纵向位移,小幅减小主塔底部纵向剪力和弯矩,但上弦杆应力也明显增大,综合比较防屈曲中央扣减震效果更好。     

单塔单索面斜拉桥地震荷载下时程反应数值模拟研究

文章以涪江四桥为工程背景,利用Midas Civil结构分析程序对涪江四桥的在四种地震时程载荷作用下的反应进行了分析研究,计算了顺桥向、横桥向、竖向及三向组合下结构的地震时程反应分析,获得该桥地震时程反应的规律。计算结果表明,在顺桥向、横桥向、竖向及三维地震波输入地震作用下,其内力计算结果非常接近,三维耦合效应可以忽略。但是在三维地震波激励下,主梁的轴力、竖向弯矩和竖向剪力和位移呈现一定的空间耦合特征,内力和位移数值比单向输入时有一定增大,但幅度有限,故三维地震波激励模型分析是很有必要的。