地震作用下盾构隧道衬砌结构动力响应分析

盾构隧道衬砌结构在地震载荷作用下的安全越来越受到重视,本文运用有限元软件数值模拟地震作用过程,分析地震作用下不同管片接头模型中管片性能的变化规律,结果表明：盾构隧道在地震横向作用下产生较大的横向位移,不同管片接头模型中管片的位移时程曲线趋势基本一致,且随着管片刚度减小而增大,但均比地表土体横向位移小很多|地震作用下不同管片接头模型中管片和连接螺栓的内力分布情况相类似,随着管片刚度减小,管片横向方向和剪切方向的应力均减小,连接螺栓的轴力、剪力和弯矩均增大,其中剪力增加的幅度最大,弯矩最大值位于隧道两拱腰处。     

安徽蚌埠涡河三桥钢管拱体系纵向预应力张拉的施工

钢管拱拱桥在荷载作用下，拱肋的拱脚对拱座所施加的力大致可以分解为水平推力、竖向力及弯矩三部分。其中，竖向力由拱座下支座反力平衡，弯矩由拱端锚固块上竖向预应力钢筋对拱脚处产生的弯矩所平衡，水平推力最终由永久纵向预应力钢束平衡，从而达到整个拱桥的内力体系受力平衡。然而，施工过程中在未张拉永久纵向预应力钢束之前，水平推力将对支座支点处产生弯     

半漂浮式主梁钢管混凝土拱桥黏滞阻尼器减震设计

为研究大跨半漂浮体系中承式钢管混凝土拱桥黏滞阻尼器参数选取与减震效果,以某计算跨径320 m中承式钢管混凝土拱桥为工程背景,采用MIDAS/Civil软件建立有限元模型,在动力特性分析的基础上提出黏滞阻尼器减震方案,并基于非线性动力时程分析方法研究了黏滞阻尼器的参数选取与减震效果。结果表明:半漂浮体系中承式钢管混凝土拱桥的纵飘振型出现较早,振型参与质量所占比重大,黏滞阻尼器参数选取主要应考虑梁端纵桥向容许位移和阻尼器连接构件所能承受的阻尼力; 对相同的阻尼指数,主梁梁端最大纵桥向位移响应随着阻尼系数的增大呈非线性减小,阻尼器轴力随着阻尼系数的增大几乎呈线性增大; 阻尼指数在0.2～0.4之间变化时,阻尼指数越大,同时满足梁端位移与阻尼力要求的阻尼系数可选范围越大; 设置黏滞阻尼器后,梁端纵桥向位移响应显著减小,拱顶纵桥向位移有所增加,除拱顶处拱肋轴力略有减小外,其余各处轴力、剪力与弯矩均有所增加,但内力响应绝对值不大; 研究成果可为同类桥梁减震设计提供参考。     

后排桩长度变化对双排桩的影响分析

基于有限元方法探讨了后排桩长度变化对双排桩变形与稳定的影响。结果表明：后排桩长度越大,前排桩与后排桩的水平位移、前排桩的轴力越小;但当后排桩长度达到一定值后,土体的水平位移与竖向沉降、前排桩的轴力受后排桩长度变化的影响非常小;双排桩中前排桩承受压力,后排桩承受拉力,前排桩的轴力最大值发生在基坑坑底位置处,后排桩的轴力最大值发生基坑顶部;后排桩长度变化对前排桩弯矩与剪力的影响相对较小。     

压弯Π形梁剪力滞的数值解法

在截面纵向位移模式中,通过引入轴向位移以描述压弯作用下Π形梁的截面变形状态。基于能量变分法导出轴向位移、竖向位移和剪力滞位移之间相互耦合的控制微分方程组,并以通解和边界条件建立节点力与节点位移间的对应关系,从而导出压弯作用下考虑剪力滞的Π形梁单元刚度矩阵。利用ANSYS实体单元和导出的一维Π形梁单元分别对简支梁、悬臂梁和连续梁进行分析,以验证其有效性和可靠性。研究表明,在压弯作用下,由于剪力滞的影响Π形梁的轴向位移沿梁长不再按照直线变化,而随受力状态和边界条件的不同而改变;连续梁中间支座处轴向位移出现跳跃现象,跳跃方向沿轴力反向;Π形梁的剪力滞矩和弯矩有相似的分布规律,但剪力滞矩的绝对值远小于弯矩的绝对值。     

竖向荷载下弹性支承直墙拱反弯点理论分析

在工程实践中,直墙拱应用较多。由于拱脚位移的存在,合理假设拱脚约束为转角约束、竖向约束和水平弹性约束,应用力法推导出了在弯矩、剪力和轴力共同作用下直墙拱沿弧长的弯矩公式。研究了竖向均布荷载、竖向三角形荷载和竖向集中力荷载作用下,直墙拱沿弧长的弯矩分布及反弯点形成的规律;发现在3种荷载作用下,使得拱脚弯矩为零时的圆心角依次减小。取弹簧支座刚度为等效的下端固支、上端允许水平位移的直墙的抗推刚度,得出了随着直墙高度增加,圆弧拱拱顶弯矩增大而拱脚弯矩减小的变化规律。在直墙拱的设计中,建议选取合适的直墙高度和使得圆弧拱拱脚弯矩为零的圆心角大小,从而有利于提高结构抗弯承载力及拱脚抗剪承载力。     

竖向地震作用对框架结构动力响应影响分析

对甘肃省某六层钢筋混凝土框架结构分别在双、三向地震动输入下进行非线性时程分析,取两种工况下结构顶层位移时程、速度时程、加速度时程、层剪力,各层柱底轴力进行对比分析。结果表明:竖向地震动对UD方向位移时程、速度时程和加速度时程影响显著;竖向地震动对各楼层层剪力和柱底轴力有一定影响,其中,对下部楼层层剪力的影响大于上部楼层,对上部楼层柱底轴力的影响大于下部楼层。     

基坑开挖对超深软土复合地基桩体的影响研究

复合地基中素混凝土桩是一种易脆性折断的桩体。为研究场地真空预压及基坑开挖作用下超软超深软土区域桩体的受力特征,本文采用数值计算分析了真空预压及基坑开挖作用下素混凝土桩的轴力、弯矩和剪力变化规律。结果表明：越靠近基坑开挖侧,桩体位移越大,近基坑侧桩身上部至下部轴力逐渐减小,而弯矩主要分布在群桩的两侧并随开挖的进行逐渐增大;轴力和弯矩最大值出现在桩身1/3处,分别达到了85kN和13.5kN·m/m,剪力最大值处在开挖面标高位置为5.5kN/m,桩体的承载能力验算表明受拉侧会出现断裂。最后基于超软超深软土区域素混凝土桩的成桩特点,提出了防止桩体断裂的施工措施。     

桁式钢管混凝土拱桥面内极限承载受力研究

以4管桁式钢管混凝土拱桥为实例,采用弹塑性大变形计算理论,对拱桥面内极限承载受力全过程进行研究。对拱肋失稳形态和拱肋竖向位移、轴力、弯矩的发展等方面作了比较。最后对钢管混凝土拱桥设计规范(修订稿)中的简化计算方法进行了讨论。     

软岩隧道洞口段地震响应的埋深效应的数值分析

汶川地震中软岩隧道洞口段出现衬砌开裂、错台、仰拱隆起等震害。为了分析软岩隧道洞口段震害机理,地震响应与隧道埋深的关系,通过有限元软件分别建立隧道埋深15、20、25m的数值模型,与汶川地震中软岩隧道洞口段的震害进行对比。结果表明:在水平地震波作用下,隧道整体加速度差别不大,拱腰与拱脚加速度放大系数较大,而拱顶与拱肩的加速度放大系数较小;隧道整体水平位移较小,随着埋深增加,隧道的水平位移减小,但是隧道不会因为强制位移而发生破坏;隧道衬砌的最大轴力出现在左拱肩与右拱脚,最大弯矩产生在拱脚,隧道埋深增加,衬砌的最大轴力与最大弯矩均减小。     

主要设计参数对斜靠式拱桥地震响应的影响

以某斜靠式拱桥为工程背景,采用有限元软件MIDAS/Civil建立该桥的空间有限元计算模型,分析主要设计参数对斜靠式拱桥地震响应的影响。计算结果表明:斜靠拱与主拱刚度比的变化决定了斜靠拱对该斜靠式拱桥的作用;矢跨比变化对该斜靠式拱桥的顺桥向地震响应影响较大,尤其是对轴力和面内剪力的影响较大;横撑数量减少时,主副拱之间的连接变弱,使其整体性变弱,不仅削弱了斜靠拱对结构的作用,而且不利于斜靠自身受力。尼尔森体系吊杆形式使桥面系与拱肋的连接增强,使主拱肋的轴力变化均匀,同时增加了对桥面系的约束,可适当减小桥面系的位移。     

轨道结构对板式轨道桥梁抗震性能的分析

为研究轨道结构对地震作用下桥梁体系位移、内力的影响,利用大型有限元软件ANSYS建立了考虑和不考虑轨道结构体系的3跨预应力连续箱梁形式的高架桥模型,分析天津宁河波作用时,该高架桥两种情况下的地震响应。结果表明:轨道结构可以加强桥梁体系的整体刚度,地震作用时,考虑轨道结构模型的各方向位移分量和各跨中弯矩及支座处剪力明显小于不考虑轨道结构模型的各方向位移分量和各跨中弯矩及支座处剪力,由此表明,设计中不考虑轨道结构是一种偏于安全的设计方法。     

翔殷路越江隧道管片钢筋应力监测分析

管片出盾尾后,钢筋应力总体有趋零的变化,此后有返回原值的趋势,注浆对管片钢筋应力有一定的影响。本环管片的轴力弯矩除拱腰处相对平稳外,拱顶和拱腰处都有较大跳动,其中拱底轴力最大减幅近6000kN,弯矩最大增幅超过1500kN.m;数值上拱底最大轴力达到4000kN,最大弯矩达到2500kN.m。     

斜靠式拱桥力学性能分析

以有限元为理论基础,以数值模拟为计算手段,对斜靠式拱桥静力、屈曲、动力特性和反应谱作用等方面进行了分析。拱桥在自重和车道荷载作用下,主拱轴力符合一般拱桥力学概念,斜靠拱受到主拱作用,在拱顶轴力最大。在恒载和使用荷载作用下,拱桥纵向和横向稳定系数值都大于5,满足拱桥稳定性要求。动力特性分析表明,相对于纵向刚度,横向刚度较弱,故在设计和施工中需注意主拱与稳定拱上部连接可靠、变形协调、空间受力一致。斜靠式拱桥在空间三个方向反应谱作用下,主拱在竖向激励下轴力最大,稳定拱为在竖向和横向激励下最大。纵观不同方向作用,纵向刚度较大,而地震作用较小。综合不同方向地震作用,主拱和稳定拱轴力分布规律大致类似于静力作用效果。     

连续梁拱桥抗震性能研究

为了研究铁路大跨度连续梁拱桥的抗震性能,文章以(85+168+85)m连续梁拱桥为例,结合反应谱和非线性时程方法分析结构在多遇地震、设计地震和罕遇地震下的抗震性能以及采用双曲面支座后的抗震性能。结果表明:在多遇地震下桥墩为弹性工作状态,在罕遇地震下桥墩进入塑性,固定墩非线性位移延性比不能满足规范要求。采用了双曲面球型减隔震支座后,可以有效减小纵向固定墩墩底剪力和弯矩值。相关分析方法以及减震措施可以为相似体系铁路梁桥抗震分析提供参考。     

波浪和地震作用下高桩承台-土-结构动力响应

利用有限元软件ANSYS模拟高桩承台-土-上部结构在波浪和地震共同作用下的内力和变形,采用Morison方程计算波浪力,并对结构水平方向输入E1-Centro波进行模拟,根据时程曲线分别选取初始状态和正负加速度最大状态对结构进行研究,研究了桩基础在波浪和地震共同作用下的位移、弯矩、剪力以及轴力的变化,并与地震单独作用下...     

铁路大跨预应力混凝土连续梁拱桥拱脚局部应力仿真模拟分析

本文结合一连续梁拱桥工程实例,运用桥梁结构分析系统BSAS进行全桥施工过程模拟计算,以便了解关键施工阶段的受力情况;然后采用有限元分析软件ANSYS建立拱脚局部模型,且以BSAS全桥模型的计算结果为依据,将相应边界的弯矩、剪力及轴力施加于拱脚局部模型中,计算并分析各关键施工阶段拱脚的应力分布情况,并对该桥拱脚结构的承载能力与传力安全性进行研究。     

高桩承台斜桩基础的地震反应数值分析

为揭示地震荷载作用下高桩承台斜桩基础的地震反应特性,以3种地震波（唐山波、EI波、迁安波）为例,采用三维弹塑性动力有限元技术,分析了桩身倾斜角度、自由桩长对高桩承台斜桩基础地震反应的影响规律。结果表明：各模型桩身轴力最大值均出现在冲刷线以下2.5 m左右,而桩身弯矩最大值均位于承台与桩顶交界处;相同模型的左、右斜桩除竖向位移、Y方向弯矩沿桩身呈对称分布外,加速度、水平位移、轴力、总弯矩沿桩身的分布规律相同;承台高度越大,自由桩长越大,桩身轴力越大而弯矩越小;桩身倾斜度越大,其轴力与弯矩均越大,承台高度对桩身内力的影响大于桩身倾斜度;地震荷载中斜桩的加速度与位移反应降低,但轴力和弯矩增大,斜桩总弯矩主要受控于Y方向的弯矩。     

基于地层结构法的隧道衬砌结构受力数值分析

隧道衬砌的设计是隧道设计的重点,隧道衬砌的设计,不仅要保证其安全性外,还需更加经济。为保证隧道衬砌结构安全的前提下降低成本,结合算例,采用地层结构法,考虑荷载分配系数,计算衬砌结构的水平及竖向荷载。再结合ANSYS软件,进而分析出衬砌结构的位移、弯矩、轴力、剪力等力学特征参数。得到:围岩荷载作用下,隧道顶部及仰拱中部产生较大变形,其中隧道顶部位移最大;仰拱中部处弯矩最大,拱脚位置弯矩也较大。     

基于大质量法地震竖向作用下连续刚构桥地震响应分析

以某连续刚构桥为工程背景,通过有限元软件ANSYS进行数值模拟分析,求出了结构的自振频率、振型等动力参数。以EL-Centro波为激励,运用大质量法,通过时程分析法分析竖向地震作用对结构的影响。分析表明：竖向地震作用对结构跨中竖向位移和桥墩轴力影响很大,对于横桥向的弯矩和剪力基本没有影响,对于顺桥向的弯矩和剪力有一定影响。