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。     

反应谱法作用下斜拉桥的地震响应研究

在分析某斜拉桥动力特性的基础上,选取反应谱参数生成了反应谱曲线,通过单向输入和组合输入,对斜拉桥进行了反应谱地震响应分析,得出了斜拉桥结构在不同方向地震波激励下的最大响应。     

全漂浮体系双塔混凝土斜拉桥地震响应分析

本文以某主跨为370m的全漂浮体系双塔斜拉桥为工程背景,基于实测动力特性修正后的斜拉桥非线性有限元模型,分析了斜拉桥在不同频谱效应地震波作用下的地震响应特性,研究表明:修正后的双塔双索面全漂浮体系混凝土斜拉桥有限元模型可以较为准确的模拟实际桥梁的动力特性;卓越周期较大的Chi-chi单向地震波能引起工程背景斜拉桥较大的位移响应,而卓越周期较小的Lander-amboy波会引起工程背景斜拉桥较大的加速度响应;行波效应对斜拉桥的影响因输入地震波频谱效应的不同而不同,输入地震波的视波速越大,斜拉桥的地震响应特性与一致激励地震波输入的情况越接近。     

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     

非一致激励下长大盾构隧道结构地震响应分析

采用数值模拟的方法对非一致激励下土–隧道体系的地震响应进行研究,旨在探究非一致激励下地下结构的响应规律及其与一致激励下响应的差异。首先基于相干函数、功率谱函数以及包络函数进行了多点相关的人工地震动合成,并通过与目标功率谱的对比验证了所合成人工波的合理性。然后对生成的地震波进行批处理,得到可用于计算的人工地震波,包括一致波、行波、相干波、相干行波。并以一精细化长大盾构隧道模型为研究对象,在其底部按单元分别进行四种波的输入,计算分析隧道结构及土体的地震响应规律。对比分析表明:在响应幅值上,当纵向距离较小时,非一致激励下地表及结构响应在整体上小于一致波,但随着纵向距离的增加,峰值加速度响应呈现递增趋势,且会超过一致激励下的响应;在频域上,非一致激励下主频处幅值相比于一致波有所减小,且主频右侧频段对应幅值增大。另外,非一致激励会引起隧道横截面内衬砌和横板产生更大的相对位移,且相干波和相干行波的影响更大,并体现出更为显著的空间变化性。因此,在进行大尺度地震模拟计算时,应适当考虑地震动空间效应的影响。     

长周期斜拉桥纵向减震分析

对一自振周期长达11.56 s的半漂浮体系斜拉桥建立了有限元模型,考虑桩土的共同作用和抗震盆式支座的摩擦耗能,进行结构自振特性和非线性地震响应时程分析,研究恒载内力对结构自振特性的影响,液体粘滞阻尼器参数和布置方案对斜拉桥地震响应的影响,以及斜拉桥在长周期地震波激励下的响应特点。结果表明:恒载内力对结构基频有较大影响;在塔梁之间与梁墩之间均布置阻尼器结构减震效果更好;液体粘滞阻尼器参数对斜拉桥地震响应影响规律与常规半漂浮体系斜拉桥不同;相同地震波峰值加速度下,斜拉桥在长周期地震波和普通地震波激励下响应值可达数倍关系,设置阻尼器后斜拉桥结构减震效果良好。研究结果可供同类斜拉桥减震设计参考。     

考虑波速影响的斜拉桥非一致激励地震响应研究

为研究地震波传播速度对大跨度斜拉桥地震响应的影响,以某主跨跨长406 m的双塔钢箱梁斜拉桥为研究对象,建立动力有限元模型。对非一致地震激励输入方法进行理论分析,对比研究了相对运动法、大刚度法和大质量法的计算特点。通过对视波速无穷大时非一致激励法与一致激励法的计算结果进行对比,校验地震动输入方法的正确性。在此基础上,分别选择天津地震波、El Centro地震波和汶川地震波,根据软土区和岩石区地震波传播特点,对视波速在50~4 000 m·s^-1之间的不同波速工况进行计算。结果表明:波速对斜拉桥地震响应有显著影响,软土区视波速对结构影响更加突出,对位于深厚软土区的大跨度斜拉桥进行行波效应分析时,需要关注结构的内力和位移响应,而岩石区仅需关注结构的内力响应。     

行波效应对大跨度斜拉桥地震反应的影响

以某大跨度斜拉桥为例,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,并计算分析了不同视波速的地震波作用下大跨斜拉桥的地震反应,给出了斜拉桥主梁跨中和塔底内力以及纵桥向位移的地震响应规律,并与一致激励作用下的结果做了对比,取得了一些有价值的结果,可为大跨斜拉桥的抗震设计提供参考.     

非平稳地震激励下结构随机响应及动力可靠性研究

基于美国西部121条基岩强震加速度记录,采用Hilbert-Huang变换(HHT)生成能真实反映地震记录频率和强度双非平稳特性的非均匀调制演变功率谱,并用经验统计方法建立了根据地震矩震级、震源距预测演变谱的统计模型。运用虚拟激励法得到具有特定震级、震源距的演变功率谱作用下结构的非平稳随机响应特性,同时结合首次超越理论,分析了结构的动力可靠度问题,并且与仅具有强度非平稳特性的均匀调制地震随机激励作用进行比较,结果表明,在总能量相同的情况下,双非平稳功率谱的激励会使结构的响应更大,结构更容易失效。     

大跨度斜拉桥多支承激励地震响应分析

提出了一种简化的基于单个模态振子振动特性的多支承激励反应谱法.用此方法对公铁两用芜湖长江大桥主航道斜拉桥,在多支承激励作用下的地震响应进行了研究,其结果与用A.Der Kiureghian的多支承激励反应谱法(MSRS)分析的结果符合较好,本方法可以节省大量计算工作量.逐项分析了行波效应、空间不相干效应和局部场地效应对斜拉桥地震响应的影响,说明了多支承激励地震响应分析,对大跨度斜拉桥的重要性.     

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。     

不同激励下大跨度CFST拱桥地震反应时程分析

以茅草街大桥为研究对象,基于ANSYS软件建立了该大跨度中承式钢管混凝土（CFST）系杆拱桥的三维有限元模型,并对其进行了自振特性分析,获得了结构的自振频率和振型。以此为基础,结合以Fortran Power Station4．0为平台编制的计算程序对茅草街大桥的地震反应进行了空间非线性时程分析,计算了一致、行波和多点输入下该桥的地震反应,分析比较了不同激励方式对于大跨度CFST拱桥地震反应的影响。结果表明,行波输入对该桥地震反应最为不利,使得结构关键截面内力显著增加;多点输入对结构地震反应的影响比较复杂,使有些构件内力反应增加,有些减小,但增加和减小的幅度不大。     

Random vibration of a train traversing a bridge subjected to traveling seismic waves

Non-stationary random vibration of 3D time-dependent train-bridge systems subjected to multi-point earthquake excitations, including wave passage effect, is investigated using the pseudo-excitation method (PEM). The motion equation of such a system is established by coupling the train and bridge through wheel-rail contact relationships and accounting for the phase-lags between pier excitations. The horizontal and vertical earthquake excitations are both assumed to be uniformly modulated, fully coherent random excitations with different phases, while the excitation due to track irregularities is assumed to be a 3D, fully coherent random excitation with velocity-dependent time lags. PEM is first proven to be applicable to such time-dependent systems, and is then used to transform the random excitations into a series of deterministic pseudo excitations. By solving for the corresponding deterministic pseudo responses, various non-stationary random responses, including the time-dependent power spectral density functions (PSD) and standard deviations (SD), can be obtained easily. A case study is then presented in which the China-Star high-speed train traverses a seven-span continuous bridge that is being excited by an earthquake. The results show the effectiveness and accuracy of the proposed method by comparison with a Monte Carlo simulation. Additionally, the influences of seismic apparent wave velocity and train speed on the system random responses are discussed.     

多点激励下高墩大跨桥梁抗震性能分析

基于OpenSEES平台,建立高墩大跨桥梁的弹塑性结构模型,对比分析在一致地震激励及行波输入下桥梁结构的地震反应特性,并对行波输入下高墩桥梁的破坏过程进行详细研究。分析结果表明,地震波频谱特性及地震动输入方式对桥墩的出铰位置和破坏顺序有较大影响;高墩的破坏主要表现为弯曲破坏,单墩墩顶截面出铰或达到极限状态往往先于墩底截面,设计时应引起重视。     

H型斜拉桥桥塔横桥向结构抗震设计与分析

在工程实际中,通常需要在满足静力需求的基础上大幅提高塔底和横梁截面的配筋率来满足斜拉桥桥塔在罕遇地震作用下既定的性能目标,这种做法不仅不够经济,同时也增加了下部桩基础的抗震需求。通过对H型桥塔斜拉桥桥塔结构设计参数进行研究,探讨了斜拉桥桥塔上横梁位置、塔柱-横梁刚度比、上横梁与塔柱的约束条件以及桥塔上横梁进入塑性的程度对斜拉桥桥塔横桥向地震响应的影响。结果表明:斜拉桥桥塔上横梁位置变化、横梁刚度变化以及考虑上横梁的屈服耗能均能改变桥塔横桥向的地震响应,但结果并不显著,而改变上横梁与塔柱的约束条件能显著降低桥塔的横桥向地震需求。     

Multiple support seismic excitation of the Evripos bridge based on free-field and on-structure recordings

The 395 m long Evripos bridge in central Greece connects the island of Evia to the mainland. An accelerometer array of 43 triaxial sensors has been monitoring both the free-field excitation and the response of the superstructure in a series of seismic events since 1994. This paper focuses on the characteristics of the spatially variable earthquake ground motions (SVEGMs) recorded during two seismic events (1999 and 2013) and the corresponding bridge response. A model updating is performed to match the numerically predicted with the measured bridge response. Then, the nature of the recorded ground motions is studied and the incoherency patterns of the seismic waves are compared with empirical or semi-empirical models. It is observed that the loss of coherency at the site is isotropic. It is also documented, for the first time based on actual free-field and on-structure recordings, that the asynchronous excitation of a bridge excited higher modes of vibration while suppressing the oscillation on its fundamental frequency. The latter is in line with analytical predictions and is believed to be a key finding in understanding the nature of SVEGM and predicting its potential impact on the seismic response of bridges.     

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。     

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。     

应用MRF-04K阻尼器的大跨连续刚构桥地震反应的半主动控制

应用最近设计制作的MRF-0 4K型磁流变(MR)阻尼器对大跨连续刚构桥的地震反应实施半主动控制。首先建立了多支承不同步地震激励下大跨连续刚构桥的运动方程,并基于瞬时最优控制算法建立了大跨连续刚构桥地震反应控制的计算方法,数值仿真分析了某四跨预应力混凝土连续刚构桥在不同控制策略下地震反应的控制效果,结果表明当在该连续刚构桥的两端各安装5 0个MRF-0 4K阻尼器,中墩墩顶水平位移降低7 0.4%,中跨跨中竖向位移降低7 7.7%,边跨跨中竖向位移降低6 6.0%。最后得出结论:应用MRF-0 4K阻尼器能使多支承不同步地震激励下大跨连续刚构桥的地震反应得到有效的控制,主动控制效果明显地高于被动控制效果,且半主动控制能取得理想的控制效果,即使地震发生时半主动控制系统失效,同样可以取得理想的控制效果,从而为MRF-0 4K阻尼器的工程应用提供了理论依据。     

一致激励下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一致地震激励下的响应进行控制。采用子空间模态分析法建立了适合一致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。