地震作用下基于需求能力比的大跨度CFST拱桥粘滞阻尼器减震效率分析

为了解地震作用下粘滞阻尼器对大跨度钢管混凝土拱桥的减震效果,以一座大跨度CFST拱桥为对象,采用SAP2000有限元软件建立全桥三维非线性动力分析模型,通过对比不同粘滞阻尼器参数下大跨度CFST拱桥易损部分需求能力比的变化,探讨地震作用下大跨度CFST拱桥粘滞阻尼器的减震效率及其合理设置参数。结果表明:在地震作用下,拱肋是大跨度CFST抗震最薄弱构件,其最易损部位位于两侧拱脚处;粘滞阻尼器对大跨度CFST拱桥的地震响应有较大影响,不同粘滞阻尼器参数下的减震效率差异较大;综合粘滞阻尼器参数分析结果,提出了该桥粘滞阻尼器最优设置参数的建议。     

拱塔斜拉桥远场地震动下纵向减隔震分析

为了研究斜拉桥在远场长周期地震动作用下的响应规律及采用两种不同减隔震装置时的减震效果。以某拱塔斜拉桥为背景建立有限元模型,选取3条典型远场长周期地震动作为外部激励,分析斜拉桥在远场长周期地震动下的响应并采用铅芯橡胶支座与黏滞阻尼器对斜拉桥进行减隔震。结果表明:在相同的地震动峰值加速度下,远场地震动作用的斜拉桥位移响应远超普通地震动,内力响应为普通地震动作用的1.1～2.0倍;在纵向设置黏滞阻尼器后减震效果明显优于铅芯橡胶支座,其中位移减震率最大,平均效果可达67%左右,塔底与主梁内力也均有不同程度的降低。     

多跨长联连续梁桥粘滞阻尼器参数敏感性分析

为从有利于减小固定墩地震响应的角度探讨适用于多跨长联连续梁桥的减震措施,以韩江大桥主桥(55+4×90+55)m为工程背景,研究了粘滞阻尼器对该桥抗震性能的影响。基于有限元软件ANSYS建立了全桥动力分析模型;采用Maxwell模型模拟粘滞阻尼器的力学行为;选取3条50年超越概率为2.5%的人工地震波作为地震动输入,并利用非线性动力时程分析方法,对粘滞阻尼器的力学参数速度指数α和阻尼系数C进行了参数敏感性分析;最后,将分析结果与未设置粘滞阻尼器模型的地震响应进行对比分析。分析结果表明:粘滞阻尼器在地震作用下形成了饱满、封闭的滞回环,该滞回环形状规则且包络面积较大,耗能效果良好;固定墩墩底内力和墩顶位移随着阻尼系数的增加而减小,随着速度指数的增加而增大;综合考虑粘滞阻尼器的减震效果,建议本桥粘滞阻尼器力学参数为:速度指数α取0.4,阻尼系数C取4 000 kN/(m?s-1)0.4;与未采用粘滞阻尼器模型相比,固定墩墩底弯矩和剪力平均减震率分别为44.35%、42.52%。固定墩承受的总体水平地震荷载也降低了25%左右,并且所有桥墩承担水平地震荷载也更加均匀,所有桥墩受力更加合理。此外,还防止或减轻了上部结构顺桥向之间的碰撞以及避免了落梁震害的发生。     

减隔震混合装置对大跨度斜拉桥地震响应的影响

为研究减隔震混合装置对大跨度斜拉桥的减震限位效果,以一座(67+110+360+110+67)m的大跨斜拉桥为研究对象,采用ANSYS有限元软件建立了全桥动力分析模型,基于非线性时程分析法研究了采用摩擦摆支座和液体粘滞阻尼器的减隔震混合装置对大跨度斜拉桥抗震性能的影响,并通过参数分析确定了较为合理的减隔震装置参数。研究结果表明:主桥纵桥向布置减隔震混合装置可以有效解决大跨斜拉桥的抗震问题;相比单独采用液体粘滞阻尼器,减隔震混合装置改善了桥塔和过渡墩的受力,进一步减小了主梁及塔顶的位移;综合考虑结构的地震响应和工程造价,该桥减隔震混合装置中阻尼指数α取0.4,阻尼系数C取12000 kN/(m·s~(-1))~(0.4)时可以取得较好的减震效果;减隔震混合装置中摩擦摆支座和液体粘滞阻尼器可以协同作用,减震耗能明显。     

非一致激励多跨连续梁桥地震反应分析

多跨连续梁桥由于其纵向延伸较大以及桥墩数量较多,在地震波作用分析时应考虑行波效应选择多点激励.以某座13跨预应力连续梁桥为例,运用有限元分析软件midas建立有限元模型,考虑行波效应采用多点激励,运用时程分析方法分析多跨连续梁桥的地震响应,并与一致激励作用下的结果对比.结果表明:非一致激励作用下的结果比一致激励作用下的结果大,并且随着波速的增大,桥梁的地震反应逐渐变小.     

脉冲地震作用下千米级斜拉桥减震设计方法

为研究近断层脉冲地震动作用下千米级斜拉桥的减震设计方法,以某漂浮型千米级斜拉桥为背景,建立了有限元模型,选择了典型的近断层脉冲型地震动,同时设计了3种减震体系,在塔梁之间分别采用弹性连接装置、流体粘滞阻尼器以及两者的组合装置。随后对模型进行了非线性动力分析,分析了脉冲效应、减震体系的设计参数和减震效果,结果表明：脉冲长周期放大结构反应,剪切波速不影响结构反应,组合装置的减震效果最好。最后,建议了基于目标减震率的减震体系设计流程。     

超长大跨结构考虑地震输入空间变化效应的响应特征

基于多点随机地震动场模型推导了包含三向正交地震动分量联合输入的多维多点随机地震动场模型,并将虚拟激励法推广应用于考虑行波效应、部分相干效应和局部场地效应联合作用的情况,推导了相应的计算公式;系统分析了考虑地震输入空间变化效应时超长网壳的响应特征.结果表明,地震地面运动的空间变化效应对结构的响应有着较明显的影响.同时,计算还表明虚拟激励法对于分析大跨结构在多维多点输入下的地震响应是一种高效且精确的方法.     

不同纵向约束体系多塔悬索桥行波效应研究

为了研究行波效应对不同纵向约束体系大跨多塔连跨悬索桥地震响应的影响,本文以泰州长江公路大桥为背景,设计并制作1/40缩尺比例模型,进行了全桥振动台模型试验。试验设计了3种纵向约束体系:无约束体系;弹性索体系和阻尼器体系,分别测试了行波效应下3种约束体系多塔悬索桥的地震响应。比较3条不同地震波下考虑行波效应的结构地震响应,发现chichi波考虑行波输入时会极大地增加结构的位移,泰州波输入增加程度次之,EI Centro波输入甚至会减小结构的位移。比较无约束、弹性索和阻尼器体系3种结构体系下行波效应对结构地震响应的影响,发现弹性索和阻尼器体系受行波效应影响的程度更大。试验结果表明,行波效应对结构响应的影响与结构自身特性以及地震波特性密切相关。数值结果与试验结果吻合较好,说明此数值模拟方法可用于大跨度桥梁行波效应分析。     

大跨度连续刚架拱桥的地震响应研究

广州新光大桥是世界上第一座三跨连续钢桁拱与钢筋混凝土V型刚构结合的钢-混凝土组合体系桥梁,主桥跨度为(177 428 177)m.以广州新光大桥为例,研究地震动空间变化对大跨度连续刚架-拱组合体系桥梁地震响应的影响.地震空间效应变化考虑了桥梁支点间横桥向和顺桥向多点激励和行波效应,研究结果表明:在不同的地震激励下桥梁的地震响应特征截然不同,地震动的空间变化对主拱肋、V型刚架的影响很大,而对边拱肋的影响相对较小;且随着剪切波速增加,主拱顶相对拱脚的纵桥向位移逐渐减小,而边拱拱顶的纵桥向位移基本不受剪切波速的影响.     

行波效应对张弦梁结构地震响应的影响分析

以广州国际会展中心单向空间张弦梁结构这一典型张弦梁结构为计算分析算例,应用大型有限元软件ANSYS对张弦梁结构的地震响应进行了空间非线性时程反应分析。通过考虑地震波以不同速度传播引起的行波效应,研究了大跨度张弦梁结构在此类情况下的地震响应,分析了大跨空间张弦梁结构在横向、竖向和纵向3向地震联合作用下考虑非一致输入条件的地震响应变化规律的关系。研究结果表明,行波效应的影响与波有关,不同地震波作用下结构的响应有很大的差异,视波速越小对结构的地震响应越明显。     

基于增量动力分析法的高层建筑-阻尼器系统地震易损性分析

高层建筑在远场强地震下可能发生严重震害,通常在建筑中设置阻尼器实现消能减震,降低建筑物主体结构地震响应以减轻震致破坏。现行建筑抗震设计规范已经给出了建筑中阻尼器的通用设计方法,然而,建筑-阻尼器系统在强地震下的实际响应是否与设计结果有所偏差、在同一设防目标下不同类型阻尼器的性能是否存在差异尚不清楚。基于现行建筑抗震设计规范,设计了20层钢框架结构以作为阻尼器性能评估的Benchmark模型,并以同一减震目标设计了3类典型阻尼器：摩擦阻尼器、粘滞阻尼器和防屈曲支撑,基于所拟合的阻尼器试验曲线,对阻尼器进行参数设计,给出了典型阻尼器的数值模型。基于场地类型选取了10条地震动进行增量动力分析,对比评估了3类典型阻尼器对结构抗倒塌性能的控制效果。采用基于位移的结构性能水准评价指标,研究了3类典型阻尼器的减震控制效果,结果表明,对于采用基于中国规范设计的高层建筑-阻尼器系统,速度型的粘滞阻尼器控制效果最优,位移型的摩擦阻尼器和防屈曲支撑次之,且性能相近。     

世界首座高铁悬索桥抗震性能研究

为保障大跨悬索桥在高速铁路线中的服役表现,需掌握其在复杂荷载下的动力行为,本文以世界第一高铁悬索桥——五峰山长江大桥为研究对象,基于ANSYS平台计算其在不同视波速地震动作用下的地震响应,重点研究了中央扣对大跨高铁悬索桥地震响应的影响。结果表明:不同形式中央扣都有利于抑制地震输入下缆、梁之间的相对往复位移,有效保护跨中吊索;梁端位移响应与视波速密切相关,在视波速较小时,上游侧梁端峰值位移在设刚性扣时最小,但在高视波速输入下,设刚性中央扣时不仅响应最大,且响应以高频为主,这对于整体结构不利;设置中央扣对于主塔塔底峰值内力响应影响很小,但减少了塔底内力响应中的高频成分。     

千米级斜拉桥的横向减震体系研究

为了确定千米级斜拉桥合理的横向减震体系,首先建立了千米级斜拉桥有限元模型,对其进行了横桥向的地震易损性分析,得到了横向地震易损性部位;然后在边墩、梁之间分别采用:滑动摩擦型支座,滑动摩擦型支座+液体粘滞阻尼器,FPI(Friction Pendulum Isolation)支座+液体粘滞阻尼器的三种方式建立了三种横向减震体系;其次分别对上述三种横向减震体系,进行了非线性动力时程分析,并且研究了横向减震参数的设置;最后进行了数据的分析,提出横向减震体系的设计要求,液体粘滞阻尼器设置的正确位置,并建议选用千米级斜拉桥的最合理的横向防震体系和分析方法。     

多点激励下高烈度区接触网系统地震响应分析

以某高烈度区电气化铁路接触网系统为研究对象,建立考虑材料非线性和几何非线性特性的三维柱-线有限元模型.采用SMIQKE-II软件合成与规范反应谱相吻合的空间相关地震动时程,基于相对位移法进行接触网系统在一致激励、相干激励、行波激励和多点激励下的非线性时程分析,对比研究系统关键部件在不同地震激励模式下的响应规律.结果表明,多点激励明显放大接触网系统的地震响应,对接触线横向位移响应的放大最为显著,对支柱底部应力的放大相对较小;接触网系统地震响应的放大程度主要取决于激励方式与视波速的大小;为了得到接触网系统各关键部件的最不利地震响应,应该综合考虑多点激励的影响和场地条件,以选择合适的视波速进行抗震分析.     

大跨度三塔悬索桥地震位移控制效果对比

针对地震作用下超大跨度悬索桥梁端位移过大的问题,通过附加减震阻尼器保证桥梁结构的安全至关重要。考虑行波效应对大跨度悬索桥地震响应的影响,以主跨2×1 080 m的大跨度三塔悬索桥泰州大桥为研究对象,研究了弹性拉索、黏滞阻尼器、软钢阻尼器控制超大跨度悬索桥地震响应的最优参数取值,并对比了其地震响应控制效果。结果表明:弹性拉索和软钢阻尼器可较好的控制塔梁相对位移;黏滞阻尼器对塔梁相对位移的控制效果次于弹性拉索和软钢阻尼器,但黏滞阻尼器在控制塔梁相对位移的同时未显著增加塔底内力。     

耗能联肢墙体系的减震性能及参数影响

连梁内设置竖向变形阻尼器的耗能联肢墙体系的基本构造形式及原理如下：将联肢墙连梁在跨中位置处断开,用竖向放置的金属屈服型阻尼器连接两侧墙肢,在地震作用下两侧墙肢的竖向变形差使阻尼器发生变形,进而耗散地震能量,减少墙体的损伤. 基于宏观杆系有限元模型（考虑剪切的纤维截面）对耗能联肢墙体系进行非线性静、动力抗震分析,并以无量纲阻尼器参数为关键变量进行参数影响研究. 多个不同的阻尼器参数组合工况的分析及对比结果表明：当阻尼器参数设置合理时,耗能联肢墙的延性较常规联肢墙有所提高,地震响应明显降低,裂缝较少且分布均匀,具有良好的抗震性能和减震效果;地震动强度、地震动频谱特性及阻尼器参数的分布模式对体系的减震效果有一定影响. 根据分析结果给出设置连梁耗能联肢墙体系参数设计的相关建议.     

大跨度三塔悬索桥地震位移控制效果对比

针对地震作用下超大跨度悬索桥梁端位移过大的问题,通过附加减震阻尼器来保证桥梁结构的安全至关重要。考虑行波效应对大跨度悬索桥地震响应的影响,以主跨2×1080m的大跨度三塔悬索桥泰州大桥为研究对象,研究了弹性拉索、黏滞阻尼器、软钢阻尼器控制超大跨度悬索桥地震响应的最优参数取值,并详细对比了其地震响应控制效果。结果表明,弹性拉索和软钢阻尼器可较好的控制塔梁相对位移;黏滞阻尼器对塔梁相对位移的控制效果次于弹性拉索和软钢阻尼器,但黏滞阻尼器在控制塔梁相对位移的同时,未显著增加塔底内力。     

长周期地震动下大跨斜拉桥随机地震反应对比

长周期地震动下大跨桥梁的抗震性能研究备受关注。以某超大跨斜拉桥为研究对象,建立ANSYS三维有限元模型,利用改进虚拟激励法,进行长周期和普通地震动作用三向激励下对比分析。结果表明:两类地震动三方向激励对该桥响应特性的影响规律大体相同,且长周期地震动作用下该斜拉桥的内力和位移响应明显大于普通地震动下的响应值。     

考虑地震动变异性的大跨桥梁地震响应分析

在对大跨度斜拉桥进行地震响应分析时,必须考虑地震波到达各墩基础的时间延迟,以及场地地质条件和传播路径造成的地震波幅值、频率等特性的改变。基于三角级数法合成四条具有空间变异性的地震波,采用有限元软件Midas/Civil建立苏通大桥主桥模型,输入地震波模拟桥梁的地震响应,运用相对运动法对该桥进行行波激励和考虑复相干效应的多点激励响应分析。结构响应的数据分析表明:多点激励作用下结构内力和跨中挠度较行波激励小,而左右主塔的塔顶位移较行波激励大;地震不同波激励方式会对结构响应产生较大影响,在分析中应予以充分考虑。     

行波激励下多塔自锚式悬索桥地震响应规律

多塔自锚式悬索桥为新型桥梁结构,结构静动力性能十分复杂.以某三塔自锚式悬索桥工程为研究背景,建立三维数值分析模型,基于时程分析法研究不同视波速的行波效应对多塔自锚式悬索桥地震响应的影响规律.研究结果表明：边中塔身内力、塔顶索鞍抗滑系数、边跨主梁内力等地震响应均受行波效应的影响较大,而主缆、吊索及桥墩内力则受行波效应的影响则较小;不同视波速下的行波效应影响程度各不相同.总的来说,行波效应对多塔自锚式悬索桥的影响规律十分复杂,还需要进行进一步深入探讨.