基于ANSYS的大跨斜拉桥地震响应分析及性能评估

为研究西部高烈度地区大跨度斜拉桥的地震响应特点,以兰州市南绕城高速公路上一座跨径为177 m+360 m+177 m的结合梁斜拉桥为研究对象,利用有限元软件ANSYS建立其空间计算模型,分析了该桥的动力特性。运用非线性时程分析法计算桥梁结构在50年超越概率10%和2%两种地震水平作用下的地震响应,并以构件的能力需求比评估了该桥的抗震性能。结果表明:地震作用下主梁纵向振动与横向振动基本不耦合,其竖向位移受纵向地震作用影响较大;由于结构的非对称性,5#塔（南桥塔）的塔顶位移及塔底弯矩均大于4#塔（北桥塔）;在E1和E2两种水平地震作用下,各桥墩和桥塔关键截面以及斜拉索最小能力需求比均大于1,满足抗震性能要求;各桥墩纵桥向能力需求比小于横桥向,而桥塔纵桥向能力需求比大于横桥向,建议在过渡墩和辅助墩上安装减隔震装置,加强其纵桥向抗震性能。     

山区高墩大跨连续刚构桥地震时程响应分析

为了分析研究高墩连续刚构桥地震时程响应规律,以西北地区某一跨径为(48+96+48)m的组合连续刚构桥为例,该桥三维有限元模型是借助软件ANSYS进行建立,研究了其自振结构动力特性,根据桥址的实际地质情况,选用适用的Elcentro地震波作为输入地震波;根据时程分析理论,分析了此地震波作用下全桥的地震响应,具体分析了刚构桥桥墩内力及主梁跨中位移的时程响应。研究结果表明:地震波纵向输入时,墩梁连接处及主梁跨中主要表现为纵向位移和竖向位移;横向输入时,主要表现为横向位移;竖向输入时,主要表现为竖向位移。1~#、2~#墩底和墩顶的内力响应不同地震波下有所不同,其响应的最大值分别出现在不同的时间点。     

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。     

桥墩纵向宽度对连续刚构桥地震响应的影响

随着桥墩纵向宽度的增大,上部结构的各关键处梁截面的纵桥向、横桥向位移基本呈减小趋势,对轴力呈增大趋势,桥墩墩顶截面三个方向位移呈减小趋势,对墩顶和墩底轴力、面外弯矩呈增大趋势。本文研究结果可为此类大跨度预应力混凝土连续刚构桥梁的抗震设计提供参考。     

地震作用下独塔斜拉桥合理约束体系

为了确定在一致地震作用下独塔斜拉桥的合理抗震约束体系,本文首先对独塔斜拉桥在纵桥向和横桥向约束体系的传力机理进行了研究,然后以松花江大桥为研究对象,采用非线性时程分析方法,分析了墩、梁以及塔梁的纵向约束体系和横向约束体系对独塔斜拉桥地震反应的影响.分析表明,考虑支座滑动摩擦能显著减少独塔斜拉桥主梁和主塔的纵向位移,降低塔底的弯矩;由于独塔斜拉桥的主塔在横桥向对主梁的强大约束作用,边跨过渡墩和辅助墩的横向约束体系与主跨主梁的横向约束体系相互影响很小.     

铁路桥梁混凝土盖梁门式墩抗震设计分析

为了研究铁路桥梁混凝土盖梁门式墩的抗震性能,结合高速铁路32.6m标准跨度简支梁,基于Midas建立空间有限元模型,按照《铁路工程抗震设计规范》要求,通过反应谱法分析了墩柱和基础在多遇地震和设计地震作用下的响应,验算了多遇地震作用下墩柱的强度、稳定性及承台和桩基的强度,以及设计地震作用下支座的强度;并通过非线性时程分析法分析了门式墩在罕遇地震作用下纵桥向和横桥向的延性比。结果表明,门式墩在多遇地震作用下墩柱、承台及桩基仍处于弹性工作阶段;在设计地震作用下,支座水平承载力满足抗震设计的连接构造要求;在罕遇地震作用下,门式墩纵桥向和横桥向均满足延性设计要求;在多遇地震和设计地震作用下,有车组合工况比无车组合工况更不利;支座抗震型号应结合地质条件、结构形式、二期恒载和活载等具体计算选取。     

地震作用下宽箱鱼腹式连续梁桥地震响应分析

为了研究宽箱鱼腹式箱梁在地震作用下的动力特性,对哈尔滨市某立交桥进行动载试验,并用Midas Civil建立有限元模型,分析该桥的动力特性。通过对比理论数据与试验数据,验证模型准确性,在此基础上对模型施加地震荷载,进行非线性时程分析,研究宽箱鱼腹式连续箱梁桥在地震作用下的响应。结果表明:地震作用下宽箱鱼腹式连续梁桥主梁横向抗弯及抗扭性能较好,各阶模态变形以主梁竖弯和桥墩侧弯为主,桥梁墩高对结构的振动响应影响较大,矮墩承受较大的水平地震力,主梁在纵桥向刚度较大,导致主梁和桥墩构件纵桥向地震响应同步。该研究可以为相关类型桥梁抗震设计提供参考依据。     

荷载加载模式对双柱式桥墩横桥向PUSHOVER分析的影响

PUSHOVER分析方法因其计算简单、力学概念清晰等特点,在桥梁抗震设计中已被广泛采用。在PUSHOVER分析中,横向荷载加载模式对结果的影响较大。通过一个双柱式桥墩横桥向PUSHOVER分析,并将结果与非线性时程分析结果进行对比,从而得到该类型桥墩较为合适的荷载加载模式。     

基于TDAP软件的既有水管桥抗震性能分析

目前虽然对桥梁的抗震性能分析已经很多,但是对于具有特殊用途桥梁的分析则较少。本文针对某已经建成的一座用于运输水源的桥梁(水管桥)进行抗震性能分析。水管桥的物理性质、荷载情况以及地震影响等方面都与传统桥梁有很大不同。首先建立水管桥的梁单元模型,根据材料以及位置的不同,分别对梁单元设置线性和非线性的本构关系;其次将动水压力转换成附加密度加在相应的单元上,由于水的影响,水管桥顺桥向与横桥向振动时的质量不同,因此对此桥的顺桥与横桥向分别进行模态分析;然后根据模态分析结果确定主振型、频率、瑞利阻尼,并对模型顺桥和横桥向进行时程分析,重点分析桥面的位移以及桥墩的内力。最后根据时程分析结果,对原有水管桥的桥墩进行安全性能检查。本文研究成果为今后此类桥梁的设计及施工提供理论参考。     

城市轨道交通高架桥抗震分析

参照GB 50909—2014《城市轨道交通结构抗震设计规范》对某城市轨道交通高架桥提出了抗震分析的内容、方法和要点,采用Midas Civil软件建立了桥梁有限元模型,分析了不同地震作用下高架桥的抗震性能。通过分析可知,在顺桥向地震作用下矮墩先于高墩出现塑性铰,在横桥向地震作用下高墩先于矮墩出现塑性铰;在进行抗震设计时,除需满足桥墩的抗震性能,还需要考虑主梁的正应力和墩梁固结处的剪应力;双肢薄壁墩墩身系梁的合理布置能有效提高桥梁结构的抗震性能。相关结论为类似桥梁的分析研究提供了重要参考。     

基于空间剪力-柔性梁格模型法的城市弯桥抗震性能研究分析

以北京市通马路普合立交D匝道桥为研究对象,根据空间梁元法和空间剪力-柔性梁格模型法建立了全桥的有限元动力模型,探讨了弯桥的动力特性与抗震动力反应。通过对比分析2种不同的计算方法认为,在恒载和地震荷载组合作用下,使用空间剪力-柔性梁格模型法进行桥梁内侧桥墩拉压状态分析以及桥墩墩顶沿横桥向位移计算更为准确合理。     

高墩曲线连续梁桥的横向地震响应分析

借助大型通用有限元软件ANSYS对高墩曲线连续梁桥进行地震时程分析,得出在Elcentro地震波激励下主梁支点处横桥向时程响应峰值与墩高、主梁曲率半径及桥跨数之间的相互关系。     

横撑对钢管混凝土拱桥抗震性能的影响

对某钢管混凝土拱桥分别沿纵桥向和横桥向输入地震波进行时程分析,以拱肋1/2和1/4处位移作为对比,分析了横撑数量对钢管混凝土拱桥抗震性能的影响并得出相应结论。     

大跨度系杆拱桥合理抗震体系研究

以某下承式系杆拱桥为工程实例,分别对系杆拱桥纵、横向采用不同支承体系下的地震响应进行了研究,在此基础上推荐了合理抗震体系,分析结果表明:对于三跨系杆拱桥,采用两个固定墩未必能够起到有效分担纵向水平地震力的作用;与常规纵向约束布置体系相比,主墩采用弹性拉索支座具有有效的减隔震效果,拉索支座自由行程及弹性索刚度为设计关键。各桥墩横桥向采用滑动支座的情况下,主墩、主梁之间采用X形板弹塑性挡块,可以在控制结构横向地震位移的同时,显著减小桥墩地震力,从而提高结构整体的横向抗震性能。     

大跨度系杆拱桥合理抗震体系研究北大核心

以某下承式系杆拱桥为工程实例,分别对系杆拱桥纵、横向采用不同支承体系下的地震响应进行了研究,在此基础上推荐了合理抗震体系,分析结果表明:对于三跨系杆拱桥,采用两个固定墩未必能够起到有效分担纵向水平地震力的作用;与常规纵向约束布置体系相比,主墩采用弹性拉索支座具有有效的减隔震效果,拉索支座自由行程及弹性索刚度为设计关键。各桥墩横桥向采用滑动支座的情况下,主墩、主梁之间采用X形板弹塑性挡块,可以在控制结构横向地震位移的同时,显著减小桥墩地震力,从而提高结构整体的横向抗震性能。     

单塔单索面斜拉桥地震荷载下时程反应数值模拟研究

文章以涪江四桥为工程背景,利用Midas Civil结构分析程序对涪江四桥的在四种地震时程载荷作用下的反应进行了分析研究,计算了顺桥向、横桥向、竖向及三向组合下结构的地震时程反应分析,获得该桥地震时程反应的规律。计算结果表明,在顺桥向、横桥向、竖向及三维地震波输入地震作用下,其内力计算结果非常接近,三维耦合效应可以忽略。但是在三维地震波激励下,主梁的轴力、竖向弯矩和竖向剪力和位移呈现一定的空间耦合特征,内力和位移数值比单向输入时有一定增大,但幅度有限,故三维地震波激励模型分析是很有必要的。     

现行桥梁抗震设计规范对超长多跨连续梁桥的适用性分析

本文以苏通大桥南引桥为例,按照现行《公路工程抗震设计规范》提供的相关计算公式与有限元的计算结果进行比较分析,探讨了梁桥纵横向相邻桥跨之间的耦联作用.比较结果表明:对于纵桥向,两者反应谱的计算结果相差不大.时程结果表明,如果不考虑滑动摩擦支座的滞回耗能作用,两者的计算结果误差较大;对于横桥向,非均匀刚度的连续梁桥相邻跨之间的耦联性较大,建议今后采用规范对于明显非均匀刚度连续梁桥的横桥向进行地震反应分析时应该予以重视.     

长周期地震动对独塔宽幅斜拉桥地震响应的影响

为了预测独塔宽幅斜拉桥长周期地震响应,以便进行更合理的抗震设计和评估,采用Open SEES软件建立了某独塔宽幅斜拉桥的非线性有限元模型,基于傅里叶变换分析了长周期地震动频谱特性,对比研究了桥梁在远场谐和型地震波、近断层脉冲型地震波、普通地震波以及与设计反应谱匹配的人工地震波作用下的动力响应,并基于能力/需求法对该桥的抗震性能进行了评估。研究表明:长周期地震动对周期为2~4s的独塔宽幅斜拉桥的地震响应具有明显的放大作用,远场谐和型地震波作用下的内力响应为普通地震波的2倍以上,位移响应为普通地震波的18倍以上;主塔塔底截面抗震性能是全桥抗震性能的关键环节,长周期地震动会使塔底截面产生显著的塑性变形,导致主塔和主梁产生大位移,并引发支座破坏;背景工程的横桥向抗震性能比纵桥向更低,且长周期地震动对横桥向抗震性能的影响更明显。     

铅芯橡胶支座在连续梁桥上的应用

本文以6×25m桥梁工程为背景,对该桥进行了非线性时程分析,并对比分析了普通板式支座桥梁和铅芯橡胶支座减隔震桥梁的地震响应。结果表明:使用铅芯橡胶支座后,桥梁顺桥向和横桥向各墩墩底剪力和弯矩都明显减小;桥梁顺桥向和横桥向梁端位移也明显减小;各墩墩顶位移也减小很多。铅芯橡胶支座的使用,降低了桥梁地震响应,增强了桥梁在地震作用下的安全性。     

简支梁桥抗震设计的探讨——以江苏宿迁桥抗震设计为例

提要介绍了采用橡胶支座的简支梁桥抗震计算的理论、方法及抗震措施，并以江苏宿迁桥抗震设计为例，分析纵桥向、横桥向地震作用力计算过程。计算结果显示，江苏宿迁桥在地震时下部由地震作用力控制，纵桥向、横桥向水平力均较大。研究结果显示，桥梁设计应在详细的调查基础上，只有把合理的抗震设计和有效的抗震措施结合起来，才能收到好的效果。