土-结构相互作用对基础隔震体系地震反应的影响

基础隔震技术已广泛地应用于建筑结构、桥梁等工程领域,现有规范和基础隔震抗震理论,忽略了土-结构相互作用的影响。但是,土-结构相互作用对基础隔震体系的影响程度、影响因素是值得探讨的。通过ANSYS软件建立了三维有限元模型,输入El-Centro（N-S）波、TAFT波、唐山滦河地震记录、天津宁河地震记录进行非线性地震反应分析,并对考虑土-结构相互作用的基础隔震体系地震反应影响因素进行分析,得到了一些有益的结论。     

桩-土-结构相互作用下的Pushover分析

利用SAP2000有限元软件,对考虑桩-土-结构相互作用的高层框架结构进行了Pushover分析。分析计算过程中建立了考虑桩-土-结构相互作用的有限元模型和文克尔梁模型。研究结果表明:考虑桩-土-结构相互作用的Pushover分析方法可以简便、有效地预测桩-土-结构体系的地震反应;文克尔梁模型更方便实际工程应用。     

大跨刚构-斜拉组合桥三重非线性地震响应分析

刚构-斜拉组合梁桥为新型组合桥梁结构,非线性抗震分析参考资料较少,本文以某刚构-斜拉组合梁桥为例,给出了结构抗震及隔震非线性行为的分析方法,引入钢筋混凝土压弯构件武田三线性骨架曲线恢复力模型,运用Fortran语言编制了钢筋混凝土的N-M-φ关系曲线计算程序,编程计算出钢筋混凝土的N-M-φ关系曲线,在考虑桩土耦合作用的基础上进行了刚构-斜拉组合桥的弹塑性、几何非线性及边界非线性地震响应分析,其分析结果为同类桥梁的抗震设计提供了参考。     

随机地震激励下群桩-土-桥墩相互作用分析

考虑地震动的随机性,利用复反应分析技术,采用随机地震反应计算方法对某一特大型桥梁群桩基础与土动力相互作用效应进行了数值试验研究。将土与群桩体系视为一个整体进行有限元离散,采用等效线性化方法考虑土体的动力非线性性能。将桥墩-群桩-土相互作用体系与自由场随机地震反应进行比较,结果表明:相互作用效应的影响与桩土模量差异以及土体与群桩基础距离有关。软土层剪应变水平及分布发生了显著变化,群桩基础两侧附近土域剪应变呈现明显的弧形分布;地表及浅层土体最大地震加速度反应有所减小,但覆盖层中下部土体加速度反应峰值明显增大,增幅达5%~30%左右;此外,地震地面运动的频谱成分存在显著差别。桥梁桩基础抗震设计中应充分考虑桥梁结构-群桩-土相互作用效应。     

大跨度钢管混凝土拱桥地震响应分析

为了研究桩-土相互作用下大跨度钢管混凝土拱桥的地震反应特征,文中以某钢管混凝土拱桥为研究对象,利用Midas/civil有限元软件建立模型,分析在不同地震输入条件下,考虑基础固结和桩-土相互作用下两种模型的动力特性及地震反应。结果表明:考虑桩-土相互作用后,体现了土的动力特性对桥梁上部结构的影响,结构的动力特性得到较好的反应,结构的自振周期有所延长,并且高阶振型变化比较明显,同时各个控制截面的内力有所减小,但是由于受边界条件的影响,位移响应的放大效应不是很明显。     

土-结构相互作用对滚珠隔震支座隔震效果的影响

以ANSYS软件为上部空间结构计算平台,建立包含土、隔震层、基础、空间结构在内的整体三维模型,并通过与框架结构和框架隔震结构的水平地震效应做对比,分析了土-结构相互作用对滚珠隔震支座隔震效果的影响.结果表明：在水平地震作用下土-结构相互作用在一定程度上减弱了滚珠隔震支座的隔震效果,因此在隔震结构设计中考虑土-结构相互作用的影响是十分必要的.     

SSI效应对某中承式拱桥地震反应的影响

对上覆土层为60m的某主跨为85m,采用桩承墩基的钢管混凝土拱桥建立了三维有限元模型,地基土采用服从Drucker-prager屈服准则的弹塑性模型,并且采用接触对方法模拟土与桩侧面相互作用,得出了考虑土与结构动力相互作用效应的拱桥地震反应,并与不考虑相互作用的桥梁地震反应做了对比,得出了一些有益结论.     

某连续梁桥地震反应谱分析

以预应力混凝土连续梁桥为研究对象,根据桥梁所处场地的地质条件,建立有限元空间模型,应用反应谱理论,对其进行地震反应分析,得出一些有意义的结论,结果表明考虑桩—土相互作用会使结构更接近真实情况。     

地基-结构动力相互作用对基础隔震效果的影响

以多层基础隔震框架为研究对象,利用有限元分析方法,研究地基-结构相互作用效应对基础隔震结构隔震效果的影响。对考虑和不考虑SSI效应时隔震体系的动力特性和地震响应的差异进行对比,并对地基-结构相互作用效应各组成因素对隔震后地震响应的影响规律进行分析。分析结果表明,地基-结构相互作用效应对基础隔震结构存在影响,在工程设计中,隔震结构不应忽略地基-结构相互作用效应的影响。     

采用滚动隔震的两种结构考虑土-结构相互作用影响研究

针对高烈度区采用滚动隔震的框架结构及框剪结构,研究考虑土-结构相互作用对于结构性能的影响,运用ANSYS有限元分析软件建立结构三维有限元模型,研究对比了不同场地类别下两种结构体系的动力特性及地震响应。结果表明,滚动隔震能有效降低结构的反应。在考虑土-结构相互作用后,两种结构体系自振周期、结构位移等都有一定的增大,框剪结构受到的影响更大。抗震分析时需要考虑土-结构相互作用的影响。     

不同桩基模拟方法对液化场地桥梁地震响应的影响

为了考察桩 土相互作用以及桩基土液化对桥梁结构地震响应的影响,针对处于可液化场地的某座铁路三跨预应力连续梁 拱组合桥,利用ANSYS有限元计算软件建立墩底固结模型Ⅰ及基于m值法和P-Y曲线法的全桩模型Ⅱ和模型Ⅲ,并对各模型进行振动特性计算分析和时程计算分析。结果表明:3个有限元模型的基本振型相同,均为面外横向侧弯;全桩模型Ⅱ和模型Ⅲ前5阶振型分布特点一致,验证了模型对比分析方式和P-Y曲线法的合理性;模型Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ的一阶频率分别为0.836 69,0.518 95,0.502 78 Hz,拱顶横向位移时程计算值分别为0.005 13,0.020 3,0.022 1 m;考虑桩 土相互作用及液化土非线性后,结构关键位置位移响应值进一步增大;所得结论可为今后可液化场地的桥梁进行抗震分析提供参考。     

河床冲刷深度变化对大型桩基桥梁地震反应的影响

以一座超大跨度斜拉桥为工程背景,采用解析解和有限元模拟计算相结合的方法,对河床冲刷深度变化对大型桩基桥梁地震反应的影响进行初步探索性研究。建立两质点单墩模型,推导地震反应计算公式,用解析法计算桥墩及其基础的地震反应随河床冲刷深度变化的情况,分析高桩承台基础与桥墩的动力相互作用规律,结果表明,由于承台大质量的存在,桥墩的地震反应会表现出显著的共振效应,当桥墩和基础的自振周期相近时,会出现一个峰值。进一步地,建立斜拉桥的全桥有限元模型,计算边墩、主塔及其基础的地震反应随河床冲刷深度变化的情况,验证了解析法得出的影响规律:河床冲刷深度变化对大型桩基桥梁的地震反应有很大的影响,随着冲刷深度的增加,桥梁结构的地震反应并不是单调减小,而可能出现一个峰值。     

摩擦摆式抗震支座在现浇连续梁中的应用

以一座四跨连续梁桥为研究对象,结合土木工程通用有限元分析软件Midas分析地震力作用下桥梁使用普通盆式支座和摩擦摆支座对桥梁下部结构受力性能的影响,分析结果表明在地震力作用下,装有FPB隔震支座桥梁比非隔震支座桥梁具有良好的隔震效果。     

隔震技术在连续刚构桥中的应用

本文以某公路大桥为工程背景,探讨隔震技术在连续刚构桥中的应用。首先建立非隔震和隔震结构纵向地震反应分析模型,通过有限元理论对两种结构进行时程分析,结果表明隔震的连续刚构桥具有较好的抗震能力。     

基于不同隔震体系的预制拼装桥墩桥梁结构 地震响应分析

为了研究预制拼装桥墩桥梁结构的地震响应,基于OpenSEES有限元分析软件建立墩顶隔震和墩底隔震的预制拼装桥墩连续梁桥分析模型; 通过分析桥梁模型在3组不同强度、不同特性地震动激励下的动力特性、位移、内力、残余位移、预应力筋预应力、接缝压力等参数的变化,对隔震体系的隔震效果进行评估并给出了墩底隔震桥梁的设计建议。结果表明:预制拼装桥墩连续梁桥采用墩顶隔震体系和墩底隔震体系均可以大幅减小桥梁在地震中的位移和内力,延长桥梁自振周期; 采用墩梁固接、墩底隔震的桥梁结构相比于直接采用隔震支座连接墩梁的桥梁结构具有更长的自振周期、更小的震中位移和墩顶残余位移,表现出更好的隔震效果,在大地震中墩底隔震体系隔震优势更加明显; 采用墩底隔震体系的桥梁预制拼装桥墩会有更大的预应力变化、预应力损失和接缝竖向压力,因此隔震支座也应具备更高的性能。     

斜拉桥模态测试与分析

桥梁结构的动力特性是结构抗震、抗风以及进行在线健康监测的基础。使用大型结构有限元分析程序建立杭州市文晖大桥三维有限单元模型,对大桥进行动力特性理论分析。计算结果与实桥脉动测试法(也称环境随机振动法)的测试结果相当吻合,验证了模型以及脉动测试法的有效性,也为大桥的进一步研究提供了依据。     

Response of an isolated cable-stayed bridge under bi-directional seismic actions

This paper investigates the effectiveness and limitations of seismic isolation for the earthquake protection of a cable-stayed bridge under bi-directional seismic actions. A simplified lumped mass finite element model of the Quincy Bay-view Bridge at Illinois is developed for the investigation. The deck of the bridge is isolated from the towers by using elastomeric and sliding isolation systems. For the non-linear isolation systems, the interaction between the restoring forces in two orthogonal horizontal directions is duly considered in the response analysis. The seismic response of the bridge is obtained by solving the governing equations of motion in the incremental form using an iterative step-by-step method. A parametric study is also performed by varying important parameters of the isolation systems. The seismic response of the isolated cable-stayed bridge is compared with the corresponding response of the bridge without isolation systems. The results of the investigation indicate that the peak base shear response of the towers and deck accelerations are significantly reduced by the isolation. The displacement response of the hysteretic isolation systems is found to be increased when the bi-directional interaction of the bearing force is considered in the response analysis. Furthermore, it is also found that the response of the bridge is significantly affected by the variation in the parameters of the isolation systems.     

矮墩大跨连续梁体系桥纵向减隔震设计

以上海大治河桥为实例,分析了矮墩、大跨连续梁体系桥的结构动力特性与地震易损性一般规律。重点探讨了矮墩、大跨连续梁体系桥的纵向地震响应规律与合理抗震设计,并指出了该类桥梁不适宜按延性抗震进行设计。按结构纵向约束要求,提出了采用E型软钢阻尼器组的减隔震设计方案,并给出了具体的设计参数。从非减隔震设计与减隔震设计方案的结构抗震性能对比分析结果可以看出,减隔震设计体系可以有效缓解纵向固定墩支座、墩身以及基础地震惯性力大、构件能力匹配关系难以满足能力保护设计的特点,是矮墩、大跨连续梁体系桥纵向抗震体系的理想解决方案。     

小半径曲线梁桥地震响应分析

以某高速公路立交匝道桥梁为例,建立曲线梁桥的空间梁单元有限元模型,研究地震动输入、结构动力特性、地震动输入方向及组合方法,分析结果表明,曲线梁桥结构复杂,相对直线桥,其振型参与质量分布离散,桥墩内力对地震输入方向比较敏感,宜采用多个方向进行地震动输入,并对结果进行组合。