考虑桩土效应的大跨径斜拉桥结构动力特性分析

以福银高速九江长江公路大桥为工程背景,通过有限元计算软件Midas Civil对该桥进行考虑桩土效应的模拟计算,采用子空间迭代法分析该桥的动力特性,得到该桥的前20阶振动频率和前10阶振型图。结合混合梁斜拉桥的结构特点,从计算结果可以看出,该桥的动力特性较好,可为后期运营监测及抗震、抗风性能研究提供基础性数据,也可对同类桥型的抗震、抗风设计及车—桥耦合作用研究起到借鉴作用。     

大跨度斜拉桥考虑桩土耦合效应下的动力响应分析

利用推导的黏弹性边界的等价形式处理土对结构的影响,分别采用时程分析、虚拟激励法计算结构的响应与内力。通过分析发现,由于苏通桥桩长,考虑土-结构相互作用后,结构整体刚度明显变小,其自振周期变长,结构位移明显比不考虑相互作用时增加。桩-土相互作用的存在使上部结构内力减小;相对于承台固结模型,考虑桩-土-结构相互作用使结构位移增大;与此同时主塔塔底、辅助墩及过渡墩墩底的剪力、弯矩减小,因此桩基础是控制抗震设计最关键的地方之一;鉴于地震波的输入组合对结构响应影响较为明显,在抗震设计时,需多工况输入组合求出地震作用下内力与位移的最大值组合才能保障结构的安全可靠。     

大跨度斜拉桥考虑桩土水耦合效应下的非线性分析

利用附加质量法考虑流体效应与粘弹性等价边界形式时,需考虑土的效应、斜拉桥材料非线性、斜拉桥儿何非线性三个方面,即缆索垂度效应、梁一柱效应和大位移效应。本文分析了大跨度苏通斜拉桥的桩土结构、桩结构、承台结构、桩土水结构、桩土水结构行波效应、桩土水结构非线性效应五种工况。大跨度考虑斜拉桥的非线性后,地震引起的结构响应在一些位置有增大现象,一些位置有减小趋势,但对顺桥方向内力与位移的影响均较大。因此,对大跨度斜拉桥需要考虑几何非线性与材料非线性的作用。     

大跨度斜拉桥考虑桩土水耦合效应下的多点激励动力响应分析

计算Ruiz和Penzien模型下的苏通桥场地功率谱模型,利用多点激励分析方法大跨度桥的动力响应,分析时利用附加质量法考虑流体效应与粘弹性等价边界形式考虑土的效应。分析发现,对于桩-土-水-结构模型,苏通长江公路大桥主塔的内力响应呈现出逐渐减小趋势,塔的内力响应峰值存在一定的相位差效应。     

考虑桩土作用的群桩效应分析

桩土接触变形为非线性问题,相互作用机理复杂。为了分析高桩承台群桩基础的桩土作用,文中用Drucker-Prager弹塑性模型模拟土体的材料非线性,建立高承台群桩-土体的有限元非线性数值模型,分析并总结了不同参数对群桩受力的影响,其中桩长径比和桩距径比对群桩效应影响较大。可供群桩基础设计提供参考。     

考虑桩-土效应对土质地基拱桥动力特性的影响研究

本文探讨了考虑桩-土效应的计算方法,并对采用"m法"计算土弹簧刚度给出了计算公式。通过一座土质地基上的板拱桥的实例分析,研究了土质地基条件下桩-土效应对桥梁结构动力特性的影响。研究结果表明土质地基条件下考虑桩-土效应后结构的自振频率普遍降低,频率阶次越高,降低的程度越大。根据计算结果,建议在土质地基结构动力特性分析时,必须考虑桩-土效应,土弹簧的刚度可根据"m法"进行计算。     

大跨度斜拉桥的动力分析模型

本文用双三主梁模型对香港汀九大桥的动力特性进行了分析,获得了大桥的自振频率和振型。本文还提出了一种适用于叠合梁桥面系的新型双主梁模型,该模型减少了节点数量和单元数量,提高了计算效率。     

考虑动力特性约束的斜拉桥优化设计新方法

文章通过运用一阶优化计算方法并引入灵敏度分析,提出了带频率约束条件的斜拉桥优化设计方法,并以通用有限元软件ANSYS为平台,编制了相应的程序,实现了斜拉桥结构在频率、应力、变形等约束条件下的设计优化。通过舟山金塘门大桥工程实际算例,证明该方法适合工程应用。     

软土场地上双座串联大跨度斜拉桥地震响应及碰撞分析

本文分析了软土场地上双座串联大跨度斜拉桥——洪鹤大桥的地震响应及相邻斜拉桥的碰撞问题。首先,建立其空间有限元模型进行了动力特性分析;随后,考虑桥梁特点及场地效应,选取合适的地震波,采取纵桥向+0.3横桥向+0.3竖桥向的激励组合方式输入,对桥梁关键部位动力响应进行了非线性时程分析,并将结果与反应谱法进行对比验证;最后,对两座斜拉桥交接墩处主梁的碰撞问题展开了研究。结果表明:三向地震作用下,结构主梁及主塔均以纵桥向位移为主,且主梁横桥向位移不可忽略;结构在主塔处的剪力、弯矩远大于桥墩处,各方向内力最大值集中在4号塔及8号塔塔底右边,这在抗震设计中应引起重视;在E2地震作用下交接墩处两主梁不会发生碰撞,但建议在塔梁处布置纵向液体粘滞阻尼器以提高其减震性能。     

考虑桩-土非线性共同作用的横向受荷桩分析模型

基于桩周土 (砂土及粘土 )的常规三轴压缩试验 ,提出了一种有效计算水平横向受荷桩荷载与变形非线性关系的应力 -应变锥楔模型 (SSCW)法。该法从桩 -土系统共同作用机理出发 ,充分考虑了桩 -土间相互作用属性的变化对p -y曲线分析结果的影响。计算表明 ,通过SSCW法得到的桩土反应数值与实测值有良好的一致性     

桩–土–斜拉桥动力相互作用体系振动反应特性试验研究

大跨斜拉桥结构自振频率和阻尼较低,其地震响应可能受桩基础和场地土特性的影响较大,然而目前为止,由于试验条件和技术所限,尚缺乏相关的包括桩基础、场地土和上部结构在内的全模型振动台试验研究。以一座试设计的主跨1400 m超大跨斜拉桥为原型,设计并完成了一座几何相似比为1/70,且包括群桩、人工土和上部结构在内的试验模型,采用多点振动台试验技术,研究了不同加速度峰值和不同频率成分地震作用下桩–土–斜拉桥动力相互作用体系的振动反应特性。试验结果表明:桩–土–结构相互作用对斜拉桥地震响应产生影响,其影响程度与地震输入频谱特性密切相关;在纵向一致激励下,桩–土–结构相互作用受地震动加速度峰值的影响不明显,在横向一致激励下,桩–土–结构相互作用随地震动加速度峰值的增大而减小;主塔高阶振型对其地震响应的贡献明显;地震输入频谱特性影响桩–土–斜拉桥动力相互作用体系的地震响应,特别是在具有丰富长周期成分的Mexico City波作用下主梁竖向地震响应显著增大。     

考虑土与结构接触效应的动力相互作用分析

采用动力有限元时程分析方法,利用大型通用有限元软件MARC,对土-桩基础-框架结构相互作用的接触效应问题进行了数值研究,以野外大比例桩基础框架模型为算例,探讨了在地震荷载作用下土-桩基础-框架结构三维接触效应。结果表明考虑接触效应后,结构柱子上的弯矩、剪力、内力明显减小。对结构附近的土体作用也有一定的影响,影响很小,可以忽略不计。计算表明强震作用下动力时程分析计算时应考虑接触效应。     

考虑桩土相互作用的双排桩分析

本文在对双排桩现有计算模型进行分析的基础上,提出了一种新的考虑桩土相互作用的平面杆系有限元双排桩分析模型,将双排桩之间土视为薄压缩层,并以水平向弹簧模拟,可以考虑两排桩间土层分布变化、压缩性、桩间土加固等对双排桩相互作用的影响,避免对前后排桩土压力分布做出人为分配。利用这一模型研究了双排桩与土的相互作用问题,计算实例表明,在参数取值合理的情况下,可以取得满意的计算结果。     

桩土作用下连续刚构桥动力特性分析

以欧拉弹性理论为基础,桩土作用为桥梁结构影响因素,运用空间有限元法对昆明某高墩大跨径连续刚构桥进行动力特性分析。计算结果表明,在动力特性方面,桩-土效应对高墩大跨连续刚构桥有着十分显著的影响。因此在进行高墩大跨连续刚构桥的动力特性分析时,考虑桩-土作用是十分必要的。     

桩土作用对渡槽动力特性影响分析

现有的渡槽数值研究中,都将结构底部作刚接的简化处理,人为地增大了结构的刚度,与实际情况不相符合.本文基于势流体假设建立渡槽-水流固耦合二维联体式渡槽模型,分别计算比较刚性地基约束情况和考虑桩土作用的弹性地基约束情况下的渡槽结构在不同水深工况下的计算结果,分析各工况下土-结构相互作用的影响变化.结果表明,槽内水体作用和槽底桩土作用均使结构自振频率降低,并且前者对后者的影响不容忽视.     

双座串联大跨度斜拉桥横向C型钢阻尼器减震优化

双座串联斜拉桥是大跨度斜拉桥设计实践中的一种创新,本文以洪鹤大桥为背景,研究了横向C型钢阻尼器对该类桥梁的减震效果.首先,基于Midas Civil建立全桥空间有限元模型,根据桥梁特点及场地条件选取合适的地震波,以横向+2/3竖向组合方式输入,采用非线性时程分析计算地震响应.随后,在除塔梁支座外的其余支座处布置横向C型...     

考虑土结构相互作用的通信塔动力特性分析

本文采用有限元软件ANSYS分别建立刚性地基情况下的通信塔和考虑土-结构相互作用的通信塔三维模型,通过对比分析,研究相互作用对通信塔动力特性的影响。分析结果表明,考虑SSI效应后,结构的自振周期延长,土体特性的改变也会对结构的动力特性造成影响。     

高低塔斜拉桥动力特性分析

通过对国内某高低塔单索面斜拉桥建立三维空间有限元模型,进行了自振频率、振型的模态分析,总结了该结构体系斜拉桥的动力特性,可为同类桥梁的分析提供参考。     

大跨径斜拉桥动力特性分析

首先针对大跨径斜拉桥的结构特点,从主梁、主塔、斜拉索和边界条件等方面阐述了斜拉桥有限元动力分析的建模方法;然后以苏通大桥为例,用ANSYS有限元分析软件,对其成桥状态下的结构自振特性进行了分析.计算结果表明,该桥具有较好的抗震性能,但需要通过节段模型风洞试验检验其颤振稳定性.     

天津市永和斜拉桥动力特性分析

为确定天津市永和斜拉桥使用15a后破损诊断所需要的参考基,建立了双索面通过刚臂与主梁及边梁相连的三梁式动力分析数学模型。从永和斜拉桥动力学计算方程的建立、求解和动力特性分析结果与动力测试结果进行对照表明,计算结果可作为斜拉桥完好状态下的动力“指纹”。