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。     

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。     

悬索桥易损性分析与简化模型

对中国当前已建和在建的车行悬索桥进行了统计分析,总结其分类特点,得到了统计意义上桥梁主要参数间的关系,并利用线性拟合得到趋势拟合公式。选取3座典型悬索桥（双塔地锚式平行双索面桥、双塔自锚式平行双索面桥、独塔自锚式空间索面桥）建立有限元模型,对影响悬索桥振动的主要参数进行了敏感度分析;利用塔底弯矩曲率曲线确定不同等级的损伤指标,采用增量动力分析(IDA)法得到地震反应需求值,通过计算不同损伤指标的能力需求比,对悬索桥的易损性进行分析。针对震后灾害快速评估的需求,建立单塔简化模型来计算易损性曲线。结果表明:对算例桥梁而言,主塔顺桥向弯曲振动,主塔刚度对自锚式平行索面悬索桥影响大,主缆刚度对地锚式平行索面悬索桥影响大;横桥向主塔刚度对3座桥影响均较大;地锚式悬索桥比自锚式悬索桥易损,而自锚式悬索桥中双塔平行索面桥抗震性能优于独塔空间索面桥;单塔简化模型在一定程度上能够满足震害后快速评估的需求,误差基本在工程上可以接受的范围。     

行波效应对大跨多塔悬索桥纵向约束体系影响研究

大跨度多塔悬索桥各地面支承距离很大,行波效应对结构地震反应影响较大。基于直接输入位移法建立了多点激励时程分析模型。选取一座全长2 940 m的三塔两跨悬索桥为研究对象,分析了不同的塔梁纵向约束体系以及不同视波速下行波效应对大跨多塔悬索桥的影响。研究结果表明:行波效应可能会增大边塔底部的内力而减小中塔底部的内力,行波效应也可能会增大塔梁的相对位移和主梁与引桥梁的相对位移。因此,在对大跨度多塔连跨悬索结构进行抗震分析时,必须考虑行波效应的影响。     

考虑行波效应的大跨度悬索桥地震响应分析

以润扬长江大桥为背景,建立结构有限元模型,考虑三种不同卓越周期地震波,分析行波效应对大跨度悬索桥地震响应的影响。在研究中,选用了近场地震波、远场地震波以及普通地震波,视波速从100~8000 m/s,共有9组数据。研究结果表明:考虑行波效应时,悬索桥地震响应与一致激励分析结果相比有一定差异,或增大或减小,这与所选地震波及视波速有关。在低视波速区间内,地震响应随视波速变化波动较大;当视波速大于某一值时,地震响应峰值逐渐接近一致激励的对应值。当地震波低频成分较为丰富,卓越频率与桥梁结构频率较为接近时,结构地震响应更大。     

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。     

多点激励下大跨度连续刚构桥地震响应振动台阵试验研究

目前对于大跨度桥梁在多维多点激励下的地震响应尚缺乏试验研究。以一高墩大跨度钢筋混凝土连续刚构桥工程为对象,按1/10比例设计和制作一座三跨刚构桥模型,并通过地震模拟振动台阵试验,研究一致激励、行波激励和局部场地效应等对刚构桥地震响应的影响。研究表明:刚构桥对地震动的频谱特性十分敏感,地震响应差异较大;行波效应增大桥墩变形和墩底应变,其影响程度随视波速和墩梁约束的不同而有差异,且桥墩墩底较墩梁固结处对行波效应更为敏感;局部场地效应增大桥墩变形和墩底应变,且其对中墩和边墩以及墩底和墩梁固结处的影响有所不同;同时考虑行波效应和局部场地效应,桥墩的动力响应较一致激励以及单独考虑行波效应和局部场地效应时有所增大。因此,在长大桥梁地震响应精细化分析中必须考虑地震动空间效应。     

大跨度空间结构考虑行波效应的地震动随机响应分析

《建筑结构抗震设计规范》（GBS0011—2001）中所采用的地震反应分析方法没有考虑地震激励的空间变化效应,本文针对此建立了考虑地震动行波效应的大跨度空间结构地震反应分析方法,并对一五跨钢筋混凝土连续梁桥进行了行波激励下地震反应的有限元数值模拟,并与常规反应谱方法及一致地震激励的计算结果进行了比较,结果表明单独考虑地震动空间效应中的行波效应对大跨结构地震响应影响显著。     

大跨斜拉桥非一致激励地震响应研究

以海南某拟建斜拉桥为例,计算了该桥的动力特性,分析了该结构在一致输入地震激励和非一致输入地震激励下的非线性地震响应。计算结果表明:与一致输入地震激励下的结构响应相比,在非一致输入地震激励下桥梁结构最大响应值均有不同程度的增大。考虑纵向行波效应时,结构的纵向位移以及关键部位的内力响应值增大,这些响应值将随着地震波波速的提高而减小,并逐步接近一致输入地震激励下的响应值。     

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。     

高墩大跨度连续刚构桥的抗震分析

本文以一座高墩大跨度连续刚构桥的设计实例为背景,建立起动力分析模型,对桥梁结构的动力特性进行了计算分析;并采用线性时程方法,输入实际地震波激励,对该结构在地震作用下的时程响应进行了分析研究,探明了高墩连续刚构桥在纵向、横向和竖向多维地震动作用下的响应特点,为该类结构的抗震设计提供参考。     

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     

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。     

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。     

考虑行波效应的大跨度结构地震反应分析

基于行波激励下大跨度结构地震反应分析的方法,对某一大跨度的连续刚构桥进行了行波激励下地震反应的数值模拟,并与一致地震激励下的计算结果进行了比较。     

空间变化地震激励下大跨度桥梁地震反应分析

强震发生时由于受行波效应、部分相干效应和局部场地效应等因素的影响,大跨度桥梁地面各支承处所受激励并不相同,按多点激励的模式进行地震反应分析较为合理。本文对天津市快速轨道交通工程中1座4跨预应力混凝土连续刚构桥进行了多点激励地震反应分析,并与一致激励下动力时程分析的计算结果进行了比较,对该4跨预应力混凝土连续刚构桥的工程建设具有直接的指导意义。     

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。     

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。