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。     

三塔悬索桥行波效应研究

由于大跨度桥梁的地震响应对视波速具有很强的依赖性,使得目前行波效应对大跨桥梁的影响尚无统一结论。在总结时域行波效应分析中存在问题的基础上,以目前跨度最大的泰州长江大桥为例,研究三塔悬索桥这一特殊桥型的地震行波效应。基于Abaqus建立动力分析模型,获取静力初始平衡态的动力特性,给出边塔柱与中塔柱纵桥向弯矩和剪力的行波效应包络曲线、塔梁相对位移以及塔柱底部反力等响应量随视波速变化曲线,分析上述物理量在地震行波作用下的变化规律。研究表明,行波效应对三塔悬索桥地震响应的影响具有一定的波动性,行波效应的影响与结构特性以及地震波特性密切相关,因而除建立准确的有限元模型外,选取适当的地震波以及合适的视波速区间尤为重要。     

大跨度双塔悬索桥在地震动行波激励下的响应规律研究

本文以一座主跨850m的大跨双塔悬索桥为工程背景,采用时程分析法研究了行波效应大跨双塔悬索桥地震响应的影响。通过建立三维有限元分析模型,在分析了大跨度双塔地锚式悬索桥动力特性及一致激励下地震响应规律的基础上,进一步探讨了行波效应对大跨双塔地锚式悬索桥地震响应的影响规律。分析结果表明:地震波纵向行波作用下,主塔的地震响应随着视波速的减小而先减小后增大;主梁的竖向振动则较一致激励下显著增大;主缆及吊索轴力则受地震动行波效应的影响不大。     

大跨度多塔斜拉桥行波效应分析

为研究行波效应对大跨度多塔斜拉桥地震反应的影响规律,文章选取某大跨度四塔公铁两用斜拉桥为研究对象,利用时程法计算结构在不同波速下的地震响应,并与一致激励的情况做对比分析。结果表明,在低波速段结构的纵向位移响应表现出增大趋势;一般在波速约为500 m/s时会产生的结构内力最小值;不同波速下边塔和边主墩的内力响应波动更加剧烈,在低波速段,边塔内力有减小趋势,而边主墩、中塔和中主墩内力有增大趋势。在进行桥梁抗震设计时,有必要考虑低波速状态下的行波效应对结构地震响应的影响。     

远场地震动作用下大跨悬索桥抗震分析

远场地震动的特点是低频成分丰富、卓越周期长且持续时间长;而大跨悬索桥梁具有结构柔性大、自振频率低的特点,对地震波中的低频长周期成分敏感,受远场地震动影响大。通过对一跨长江大跨度悬索桥的模态分析,分析了大跨桥梁的频谱特性及振动特点;对比在远场及普通地震动作用下结构内力及位移响应,总结了远场地震动作用下结构动力响应规律;大跨径悬索桥的主梁位移由低阶振动控制,在远场地震动作用下,主梁纵向位移大,地震动影响明显;而桥塔由于其相对较大的刚度而对高阶振型敏感,远场地震动对桥塔位移的不利影响较小;由于桥塔内力由主梁传来,所以低阶振型影响占主导,同时远场地震动作用下塔底内力大于普通地震动的影响。     

中央扣对大跨悬索桥抗震性能影响研究

依托某大跨悬索桥,基于有限元建立不同形式的中央扣悬索桥模型,分别进行模态分析和动力时程分析,研究不同中央扣形式对大跨度悬索桥动力性能和抗震性能的影响规律。结果表明:在动力性能方面,中央扣的设置会提高悬索桥的整体刚度,对反对称振型影响较大,且能够有效抑制纵飘振型,其中刚性中央扣可以使主缆振动的振型提前;在抗震性能方面:纵桥向,中央扣的设置使得主梁的纵向位移减小、主梁和跨中主缆的内力增大,其中刚性中央扣效应明显,而中央扣的设置对其它位置的位移和内力影响不大;横桥向,仅刚性中央扣的设置造成主梁跨中部分的剪力增大,而其它位置的位移和内力没有较大变化。结果可为同类型桥梁设计提供参考及依据。     

大跨度悬索桥地震反应中高阶振型的影响分析

结合两个大跨度悬索桥的工程设计实例,采用反应谱法对其进行了线性地震反应分析,详细讨论了高阶振型对大跨度悬索桥地震反应的影响。分析结果表明:高阶振型对大跨度悬索桥地震反应有很大影响,特别是对主塔的内力反应,而高阶振型对位移反应的影响较小。     

行波效应对不同结构体系多塔斜拉桥地震响应影响——以杭州湾六塔斜拉桥(嘉绍大桥)为研究案例

考虑地震波的行波效应,结合嘉绍大桥这一大跨度多塔斜拉桥的工程实例,利用ansys有限元数值分别模拟嘉绍大桥的基准体系模型、全固接体系模型以及全漂浮体系模型,采用动态时程分析方法,对比研究了不同结构体系在一致输入以及考虑行波效应的多点输入2种不同输入方式下的地震响应。研究结果表明,行波效应对斜拉桥结构内力有显著的影响,大跨度斜拉桥抗震性能分析必须考虑行波效应.且行波效应的影响与结构自身约束条件、视波速、构件位置及研究响应类型(位移与内力)等有较大关系。     

列车作用下悬索桥刚度参数对桥梁动力性能影响

分析研究了某多塔悬索桥不同的桁宽、桁高、主缆刚度和中塔刚度等刚度敏感参数对桥梁自振特性以及桥梁动力响应的变化规律,分析表明,加劲梁桁宽的增加能显著增大桥梁横向基频,且能减小跨中横向振动响应;加劲梁桁高、主塔刚度以及主缆刚度的增加均能提高结构整体竖向刚度,显著减小桥梁跨中竖向振动位移。     

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。     

超大底盘多塔结构地震行波效应分析

对超大底盘多塔结构进行水平地震行波效应分析,在现实意义的地震波速范围内,分析了基底剪力和弯矩、楼层剪力和关键部位梁柱内力行波效应连续变化曲线,并将计算结果与一致激励进行对比分析,结果表明:考虑行波效应后,上部塔楼的内力比一致激励的小,且随着视波速的增大而增大;底盘部位杆件内力显著增大;结构基底剪力和弯矩显著减小,行波效应对结构内力有显著的影响。     

大跨度非对称悬索桥振动基频的参数敏感性分析

为了研究大跨度非对称悬索桥的动力特性,基于ANSYS软件建立了某大跨度主缆不等高支承悬索桥的三维有限元模型。在计算自振频率时考虑了表征结构非对称的参数,进行了前20阶模态分析,并分析了矢跨比、结构非对称参数、加劲梁抗弯刚度及主塔抗弯刚度等关键结构参数对其振动频率的影响。研究结果表明：不同的参数对非对称悬索桥振动基频的敏感性不同,一阶竖弯和扭转频率随矢跨比的增大减小,相对于正对称的振动频率,反对称的频率对矢跨比参数更敏感;非对称悬索桥的一阶反对称竖弯和扭转基频不受非对称结构参数的影响,而正对称竖弯和扭转基频随非对称结构参数的增大而减小;一阶横弯的自振频率对加劲梁刚度的变化非常敏感,当加劲梁的抗弯刚度增加到原来的3倍时,结构原有的振型次序发生了改变,但主塔抗弯刚度参数的变化对结构各向频率的影响很小,研究结果可为非对称悬索桥的结构设计和动力分析提供参考。     

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。     

自锚式悬索桥磁流变阻尼器减震控制研究

为了减小自锚式悬索桥的地震响应,基于桥梁结构地震动力方程及磁流变阻尼器力学模型,建立桥梁结构—磁流变阻尼器减震系统并将其程序化,对某主跨350 m的独塔自锚式悬索桥进行减震控制研究,讨论了磁流变阻尼器输入电流、数目及安装位置对减震效果的影响。研究结果表明:采用磁流变阻尼器能够有效地减小自锚式悬索桥的纵向地震响应;随安装在塔梁之间顺桥向的磁流变阻尼器输入电流的增大及数目的增加,塔顶和主梁的纵向位移逐渐减小,结构的内力响应也得到有效控制;将全部磁流变阻尼器安装在塔梁之间顺桥向时减震效果最佳。     

泰州大桥的技术创新与突破

文章介绍了世界首座千米级三塔两跨悬索桥—泰州大桥的技术创新和技术突破。为解决泰州大桥由于其全新的结构体系带来的技术挑战,开展了多塔连跨悬索桥结构体系与结构性能、深水大型沉井关键技术、多塔悬索桥中间塔制造与安装关键技术、三塔悬索桥上部结构施工关键技术等多项科技攻关,攻克了多塔连跨悬索桥建造关键技术,实现了悬索桥建设的全新突破。     

上海虹桥搜候(SOHO)水平地震行波效应时程分析

地震波的传播是随时间和空间的不同而变化的,对于超长结构,地震行波效应的影响不能忽略。采用MIDAS/Gen对上海虹桥搜候(SOHO)超长结构进行地震时程分析,分别采用一致输入和行波输入,比较分析不同波速对结构的影响,分析研究地震行波效应下结构端部和中部梁柱内力、楼层位移特征,并与一致激励下的地震反应进行比较分析,得到行波效应对超长结构端部及底部楼层构件内力影响明显,构件轴力最大可增大2倍以上。     

自锚式悬索桥参数影响挠度理论研究

基于自锚式悬索桥挠度理论计算公式及程序,分析自锚式悬索桥矢跨比、边中跨比、加劲梁竖向抗弯刚度、主梁竖曲线等参数,以及外伸跨的设置与否及设置长度等对结构内力、变形、主缆的活载水平拉力的影响,通过算例计算和理论分析表明:自锚式悬索桥采用相对较大的矢跨比时不仅可以减小加劲梁的活载轴力还可以提高结构的刚度,并且从解析角度解释了矢跨比变化对自锚式悬索桥力学特性的影响;边中跨比的增大,结构的刚度要减小;外伸跨的设置不仅可以起到压重的作用,还可较大幅度地提高结构的整体竖向刚度;自锚式悬索桥外伸跨跨度的变化对自锚式悬索桥边跨和主跨内力影响较小;加劲梁最大竖向位移随着主梁刚度的增加而减小,加劲梁的内力随着主梁的刚度的增加而增加,但增大的幅度很小,而应力却随着梁的刚度的增加而减小;自锚式悬索桥设有竖曲线时结构的刚度有所增大。最终对自锚式悬索桥静力特性进行全面的总结。     

大跨度斜拉桥考虑桩土水耦合效应下的非线性分析

利用附加质量法考虑流体效应与粘弹性等价边界形式时，需考虑土的效应、斜拉桥材料非线性、斜拉桥儿何非线性三个方面，即缆索垂度效应、梁一柱效应和大位移效应。本文分析了大跨度苏通斜拉桥的桩土结构、桩结构、承台结构、桩土水结构、桩土水结构行波效应、桩土水结构非线性效应五种工况。大跨度考虑斜拉桥的非线性后，地震引起的结构响应在一些位置有增大现象，一些位置有减小趋势，但对顺桥方向内力与位移的影响均较大。因此，对大跨度斜拉桥需要考虑几何非线性与材料非线性的作用。     

大跨度机库结构多点输入地震反应分析

采用时程分析法,对位于首都机场的北京A380机库和西安飞机总装厂房两个大跨度维修机库结构进行考虑行波效应的多点输入地震反应分析,并与一致输入的结果进行对比,考察多点输入以及不同视波速和不同地震波对两个机库屋盖杆件内力的影响.分析结果表明:多点输入对屋盖杆件内力的影响与结构本身的形式关系较大;行波效应大的杆件主要分布在网架中弦的长边跨中附近;不同地震波作用下,行波效应影响系数较大的杆件位置有所不同,但杆件数量分布规律基本相同.分析结果对于大跨度机库结构抗震设计考虑行波效应有指导意义.     

琼州海峡超大跨度公铁两用悬索桥方案的提出和初步研究

以琼州海峡地质、地貌条件为基础,研究了超大跨度公铁两用悬索桥的合理桥跨布置;分析不同跨度对各种材料性能和构件尺寸的要求;探讨连跨悬索桥中间桥塔纵向刚度对全桥竖向刚度的影响;对比适用于超大跨度公铁两用悬索桥的加劲梁截面形式;提出琼州海峡超大跨度公铁两用悬索桥的结构可行方案及若干需要进一步研究的问题。