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。     

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。     

行波激励下大跨度桥梁考虑SSI效应的地震响应分析

为了研究行波效应和SSI效应对大跨度钢筋混凝土刚构—连续梁组合桥非线性地震响应的影响规律,选取ElCentro地震波、唐山地震北京波,分析了某六跨钢筋混凝土刚构—连续梁组合桥在一致激励和行波激励下的非线性地震响应,研究了行波效应和SSI效应对该刚构—连续梁组合桥地震响应的影响规律。结果表明,行波效应增大了箱梁的受力,箱梁应力峰值随视波速增大单调递减;行波效应使墩梁固结桥墩的受力和变形呈非单调变化规律,地震响应峰值随视波速增大而先减小后增加;SSI效应增大了桥梁结构地震响应,其峰值随剪切波速增大单调递减;同时考虑行波效应和SSI效应,地震响应峰值随视波速变化曲线的拐点位置和切线斜率均发生改变,其地震响应幅值不是两种效应影响下的简单叠加;行波效应和SSI效应对桥梁地震响应的影响程度随地震波和墩梁约束条件的不同而有所差异。     

超长联连续梁桥考虑行波效应的减震优化研究

为了提高超长联连续梁桥的抗震性能，以某跨径布置为(60+11×86+60)m的预应力连续梁桥为工程背景，基于SAP2000建立有限元分析模型，采用绝对位移法模拟行波效应，对比研究了行波效应对超长联连续梁桥地震响应的影响，重点研究了超长联连续梁桥考虑行波效应的减震优化措施。研究表明：行波效应对墩底内力、墩顶位移、支座滑移和剪力，以及伸缩缝两端相对位移(碰撞效应)均存在不同程度的影响；超长联连续梁桥若只设置一个固定墩，会导致固定墩因进入严重的塑性变形状态而破坏，采用摩擦摆隔震支座可以显著优化固定墩地震响应，但无法改变伸缩缝处的碰撞效应；在摩擦摆支座的基础上加设黏滞阻尼器可大幅度减小伸缩缝两端相对位移，甚至可以消除碰撞现象。     

基于行波效应的门型塔斜拉桥地震响应分析

为探讨行波效应对桥梁地震响应特征的影响,以(120+258+120)m门型塔预应力混凝土斜拉桥为研究对象,建立了三维有限元分析模型。采用相对运动法输入非一致地震动,对该桥进行了行波效应分析。分析结果表明：地震行波效应对门型塔斜拉桥的中塔柱、边塔柱内力均有不同程度影响。视波速越小,行波效应越明显。随着视波速逐渐增大,主塔内力趋近于一致激励。塔顶截面受行波效应影响最大,塔底截面次之,下横梁处主塔截面所受影响最小。在地震行波效应影响下,主塔横桥向位移较顺桥向位移变化幅值更大。     

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。     

考虑行波效应的高墩刚构-连续梁桥地震响应分析

文章针对高墩刚构-连续组合梁桥这种特殊结构形式,以某跨度为48 m+5×80 m+48 m的刚构-连续组合梁桥为工程背景,利用ANSYS通用有限元软件,通过大质量法(LMM)求解了行波激励下该桥的地震响应,探讨了行波波速对结构地震响应的影响规律。分析结果表明:行波效应对刚构-连续组合梁桥活动墩的地震响应无影响,而对刚构墩的地震响应影响很大;刚构墩的内力响应随行波波速的增加并非呈单调递增或递减的关系;地震动的频谱特性对桥梁的地震响应影响很大。     

行波效应下多联长跨组合结构桥梁地震响应分析

以一座全长1 855 m的多联长跨组合结构桥梁为背景,建立全桥空间杆系有限元模型,讨论了桩土相互作用简化模式对模型计算结果的影响,利用绝对位移法计算了该桥在多种行波激励工况下的地震响应,研究了激励输入模式、视波速、行波输入方向等因素对组合结构桥梁地震响应的影响规律,并通过计算,探讨了行波效应对多联长跨组合结构桥梁伸缩缝处联间相对位移的影响.研究表明,不同桩土相互作用简化模式对计算结果影响很大;行波效应会使组合结构桥梁结构位移尤其是支座变形及联间相对位移的地震响应增大,设计时应采取相应的改善措施.     

站桥合一式复杂结构的动力特性及抗震分析

文章以某站桥合一式的综合交通枢纽为依托,采用桥梁有限元软件Midas/Civil对此复杂结构的动力特性进行分析,根据动力特性分析结果,采用修正EL-Centro_t波对结构进行时程分析,分析了结构在五种地震激励工况下的内力响应。分析结果表明,站桥合一结构基频为1.312 4 Hz,前五阶振动模态均为边跨振动,边跨振动幅度较大,中跨振动幅度较小,站桥合一结构的动力特性主要由地铁车站控制;受地铁车站影响,上方桥梁的振动模态随地铁车站的振动模态发生相应改变;与下部车站合建之后,受地铁车站的影响钢箱梁桥的基频变小,横桥向和纵桥向刚度均变小;不同方向地震激励下,主梁跨中支座处3号截面轴力、弯矩最大,为桥梁抗震设计中承载力的控制截面;分析主梁控制截面的轴力时,纵向+竖向工况下的轴力最大,纵向地震波对主梁控制截面的轴力影响较大,表现为纵向地震水平力对主梁轴力的参与效应,与结构动力学理论相吻合;站桥合一结构在地震作用下,最大正弯矩出现在中跨跨中4号截面说明桥梁弯矩的分配模式发生相应改变。     

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。     

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。     

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。     

地震动速度脉冲对减隔震连续梁桥纵向地震响应的影响

本文分别选取台湾集集和Imperial Valley地震中有、无速度脉冲效应的两类实际地震记录作为地震动输入,基于一座实际连续梁桥,通过SAP2000软件建立有限元分析模型,以铅芯橡胶支座、拉索减震支座为研究对象,以非减震体系为对比,系统考察了速度脉冲对减隔震连续梁桥纵向地震响应的影响。结果表明:速度脉冲对非减震以及减隔震连续梁桥的纵向地震响应均有放大作用;在速度脉冲作用下,与非减震桥梁结构相比,虽然铅芯橡胶支座能较大程度减小地震内力响应,但支座变形能力无法满足变形需求,而拉索减震支座在实现减小桥梁地震内力响应的同时仍具有较好的限位能力,重视力与位移之间的平衡,具有较好的减隔震效果。     

砂土液化分析方法对连续梁桥地震响应的影响对比研究

为了研究液化场地下桩-土共同作用对连续梁桥地震响应的影响,基于McGann指数衰减函数,提出了修正p-y曲线法模拟砂土液化效应。以某三跨连续梁桥为工程背景,对比研究了墩底固结法、土弹簧法、m法以及修正p-y曲线法对桥梁地震响应的影响,并对液化层厚度和埋深进行了参数分析。研究表明:墩底固结法和土弹簧法大大高估了液化场地下桩基的刚度,导致桥梁内力响应偏大;采用修正p-y曲线法得到的桥梁内力响应最小,但主梁位移却远大于其余三种方法,说明砂土液化对桥梁最不利的影响在于过大的位移;随着液化层厚度的增大,桥梁内力响应先下降后趋于稳定;液化层埋深的变化对桥梁内力响应的影响较小;m法得到的桩顶附近内力远大于p-y曲线法,而在桩身中部则明显低于p-y曲线法,因此按照m法进行桩身配筋时可能导致桩顶偏保守,桩身中部偏不安全。     

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。     

考虑SSI效应的四跨连续梁桥地震响应振动台阵试验研究

为了揭示土-结构相互作用(SSI效应)下大跨度连续梁桥地震响应的规律,选取El-Centro波、CHI-CHI波和人工地震波,对一座1:10比例的四跨高架连续梁桥模型进行考虑SSI效应的振动台阵试验研究。研究结果表明:SSI效应增大了墩顶水平相对位移、墩底应变、墩顶和主梁水平加速度,并引起支座顺桥向相对位移的剧烈变化;桥梁结构地震响应的增幅随着剪切波速的减小而增大,且不同地震波作用下,动力响应的增幅不同,说明剪切波速和地震波频谱分布是影响SSI效应的重要因素;在顺桥向和横桥向两个方向上,桥梁结构的构件对SSI效应的敏感程度不同;实时耦联动力子结构试验技术适用于考虑SSI效应的桥梁结构振动台试验研究。     

近断层地震对跨海双弧形桥塔斜拉桥动力响应研究

为探究具有双弧形桥塔的跨海斜拉桥脉冲与非脉冲地震动力响应,首先基于Midas/Civil 2019建立了拉索几何非线性的三维空间有限元模型,并分析了结构自振特性;其次,结合桥址处的地震烈度选取了一定数量的脉冲与非脉冲地震动,作为地震响应分析的激励源;最后探究了脉冲与非脉冲地震作用下的结构内力、关键位置位移、拉索应力和应力幅等问题。研究结果表明：脉冲地震作用下的主梁弯矩、桥塔弯矩及剪力均要大于非脉冲地震下的响应值,且在纵向+竖向地震激励下,主梁弯矩和剪力仅有1个峰值,但在横向+竖向地震激励下有2个峰值;脉冲地震作用下的位移响应均要大于非脉冲地震作用下的位移响应,其中跨中主梁处的横向位置位移响应最大,最大值为176.8 mm;从地震激励方面看,纵向地震下的纵向位移要大于横向位移,而横向地震下的横向位移要大于纵向位移;脉冲地震作用下的拉索应力最大值为175 MPa,应力波动幅度达到100 MPa。     

高烈度区连续梁桥的地震响应特性研究

以一3跨连续梁桥为背景,对高烈度区采用普通盆式支座桥梁的地震响应及铅芯橡胶支座的隔震效果进行研究。采用不同地震加速度峰值的地震波作为地震输入对结构进行非线性时程分析,分别研究了高烈度区连续梁桥的地震响应特性,以及高烈度区盆式支座和铅芯橡胶支座桥梁地震响应差异。结果表明:在高烈度区桥梁会产生更大的地震响应,主梁、桥墩和支座的地震响应明显增加;使用铅芯橡胶支座能够较好地达到减震目的,除支座位移和主梁位移外,桥墩响应和支座剪力均明显减小。在高烈度区,铅芯橡胶支座依然可以发挥减震作用,其减震效果甚至会优于在低烈度区的使用。     

多跨长联连续梁桥考虑行波和碰撞效应的位移响应研究

为了揭示在行波效应作用下伸缩缝处的碰撞现象对多跨长联连续梁桥纵向地震位移响应的影响,以某7跨长联连续桥为工程背景,采用SAP2000建立非线性分析模型,按绝对位移法模拟行波效应,按接触单元法模拟碰撞效应,对背景桥例进行了关键参数对比分析,并针对性地提出了抗震策略,开展了减碰效果分析。研究表明:行波效应会大幅增大主、引桥的梁端相对位移,加剧碰撞现象,且视波速越小,行波效应的影响越大;行波效应会大幅增大主桥西岸支座的位移,增幅高达80.0%,但也会降低其他支座的位移;减小伸缩缝初始间隙、增大碰撞刚度有助于降低梁端相对位移及支座位移响应,提高支座摩擦系数不仅会降低支座位移响应,还可以降低主桥梁端位移需求;采用高阻尼橡胶支座替代原球钢支座,可有效降低碰撞力和梁端位移响应,使主桥各墩抗震需求趋于均匀,最大/最小剪力比仅为2.19,远低于原始桥例的3.72。     

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。