双槽渡槽结构地震非线性碰撞研究

依据建立的双槽渡槽薄壁结构动力分析模型,利用非线性接触单元Kelvin模型,开展了纵向地震波输入下的非线性碰撞响应分析.采用不同场地条件和不同峰值调幅的地震波输入,计算分析了南水北调老张庄双槽渡槽结构纵向碰撞地震反应.计算结果表明,伸缩缝间距大小对跨间碰撞效应影响很大;同时结构碰撞响应对输入地震波具有较强的频谱敏感性;计算中是否发生跨间碰撞对结构地震反应影响较大,说明了开展大型渡槽结构非线性碰撞地震响应分析是很有必要的.     

钢-混凝土组合桥梁地震响应分析

为探究高烈度区钢-混凝土组合梁桥主梁的地震响应，以主河槽桥为依托，采用反应谱法和时程分析法，开展桥梁结构的地震响应分析，主要为地震作用下钢混组合梁主梁的位移和内力响应。研究结果表明：主梁的自振频率较大，槽型钢-混凝土组合桥梁的主梁具有较大的刚度；在纵向、横向和竖向地震分别作用下，钢-混凝土组合桥梁的位移响应和内力响应均比较大，对桥梁抗震设计不利，需对桥梁的地震响应做出设计对策；在纵向+竖向和横向+竖向地震作用下，主梁两端的位移响应较大，内力响应分配不合理，固定支座位置的主梁内力较大，整体上对桥梁结构的抗震设计不利。     

强震作用下曲线连续梁桥碰撞响应分析

为考虑曲线梁桥的不均匀碰撞问题,以西南山区高速公路常用的双柱式桥墩曲线梁桥为工程背景,采用ABAQUS软件建立了曲线梁桥三维实体单元有限元模型。采用多尺度法划分网格,接触碰撞部分采用较小的网格尺寸。结合罚函数法和接触搜索算法,建立能考虑曲线桥相邻构件间不均匀碰撞的三维接触碰撞分析模型,通过非线性动力时程方法,分析曲线梁桥的碰撞响应。分析发现强震作用下曲线梁桥极易发生碰撞,且碰撞瞬间产生很大的碰撞力,导致相邻构件损伤。考虑碰撞响应显著增加了主梁的径向位移,对墩顶位移和墩底扭矩也有明显影响,进一步加剧了桥墩的破坏。因此在曲线梁桥抗震设计中应考虑碰撞响应对结构的影响,并积极采取减轻碰撞响应的措施。     

连续梁桥船撞响应的简化分析研究

以某一连续梁桥为例,在国内一些研究基础上对船-桥碰撞的复杂过程进行简化模拟分析.将由LS-DYNA模拟得到的船-刚性墙碰撞的船撞力时程曲线输入到由SAP2000建立的全桥动力模型中,进行全桥动力响应分析,并在此基础上研究了撞击角度的改变对连续梁桥结构关键响应的影响.研究表明,撞击角度在25 °内,连续梁桥最大墩顶位移一...     

预应力箱型梁桥遭受超高车辆在不同位置撞击下的动态响应

随着城镇化的加快,超高车辆撞击城市预应力箱型桥梁上部结构的事故时有发生。因此,有必要对此类撞击事故的动态响应进行研究。运用LS-DYNA建立了精细化T型梁桥上部结构的三维分离式模型,与罐体模型进行碰撞分析。与相应试验结果进行了对比,验证了LS-DYNA模拟此类撞击的正确性。运用LS-DYNA建立了精细化预应力箱型梁桥上部结构的三维分离式模型,分别建立了三种工况下车辆与桥梁上部结构碰撞的耦合模型,由计算结果可以看出三种工况下桥梁损伤的位置和状况大致相似,撞击位置距离支座越近,桥梁损伤就越严重。结果表明:撞击位置距离支座越近,碰撞力越大,撞击区域位移就越大。因此,超高车辆撞击预应力箱梁考虑最不利情况时,应研究车辆撞击桥梁支座处的破坏情况。     

考虑碰撞效应的混凝土连续梁桥减震性能分析

为研究强震作用下摩擦摆支座隔震连续梁桥的减震效果,以某(60+90+60)m预应力混凝土连续梁桥为工程背景,采用SAP2000建立全桥空间有限元模型,对摩擦摆曲率半径进行优化,并与球钢支座模型的地震响应比较,显著改善了墩底内力;相对延性抗震体系,摩擦摆支座虽能有效降低墩底内力需求,但支座位移较大,应考虑强震下梁体与挡块可能的碰撞效应;碰撞发生时的接触刚度和间隙均对摩擦摆支座减震性能有一定影响,墩底内力响应随初始间隙的增加而减小,随接触刚度的提升而增加,因此需根据地震水准和性能目标合理设置防震挡块。     

地震输入工况对曲线桥梁伸缩缝碰撞响应的影响

针对曲线桥梁伸缩缝地震碰撞破坏现象,结合某多层互通式立交体系中单支多联曲线箱梁桥工程,建立带伸缩缝曲线桥梁的空间动力分析模型。用Kelvin接触单元模拟伸缩缝处地震碰撞效应,建立包含墩柱、主梁、支座和伸缩缝的全桥有限元模型。利用非线性时程分析法,分别输入两组地震波的单维和多维8种地震动工况,分析不同地震工况作用下曲线桥梁伸缩缝的碰撞响应。结果表明:曲线桥梁不同方向地震动响应存在耦合,其伸缩缝碰撞响应的研究应采用多组地震波的单维和多维输入工况分别计算。     

采用振动台阵的超大跨斜拉桥大比例全模型试验研究

强震作用下超大跨斜拉桥的结构响应与其结构体系密切相关,且受基础和场地土特性影响较大,然而目前为止,因试验条件和技术所限,尚缺乏相关的全桥模型振动台试验研究。以一座试设计的主跨1400m超大跨斜拉桥为原型,设计一座几何相似比为1/70、包括桩基础和场地土的全桥模型;采用振动台阵试验技术,研究El Centro波、人工波、Mexico City波等三种典型地震一致激励下不同结构体系的地震响应特性及影响机理,所研究的结构体系包括：纵向半漂浮体系、纵向弹性约束体系、以及本文作者提出的纵向辅助墩耗能体系和横向耗能体系;探讨不同纵向结构体系的抗震性能以及附加在上塔柱间的耗能构件对斜拉桥横向地震响应的控制效果。试验结果表明：土-结构相互作用对上部结构地震响应的影响不可忽视;主塔地震响应受高阶振型的影响明显;在PGA为0.4g以下的El Centro波和人工波、以及PGA为0.2g的Mexico City波作用下,结构响应仍处于弹性状态;纵向弹性约束体系和纵向辅助墩体耗能系可有效减小主塔位移和塔-梁间纵向相对位移响应,其中作者提出的纵向辅助墩耗能体系的抗震性能更好;附加耗能构件可有效降低主塔的弯矩应变响应,实现分散主塔受力和附加耗能作用,但对主塔加速度和位移响应的控制有限。     

高速公路梁桥抗震支座减震效果对比分析

以某高速公路梁桥为对象,通过全桥动力非线性时程分析,对比了摩擦摆支座、板式支座和盆式支座的地震响应,探讨了摩擦摆支座对桥梁结构的减震性能。结果表明:相对于板式支座和盆式支座,摩擦摆支座的减震效果较好;设置摩擦摆支座能够大幅减小各活动墩支座的位移响应,极大程度上避免了主梁纵向碰撞和落梁等震害的发生;较板式支座和盆式支座,摩擦摆支座极大缓解了下部承受的地震力,可大幅度降低地震对桥梁下部结构的破坏,从而提高桥梁结构抗震能力。     

支座类型对连续梁桥船桥撞击影响的简化分析

将由LS-DYNA模拟得到的船-刚性墙碰撞的船撞力时程曲线输入到由SAP2000建立的全桥动力模型中,进行全桥动力响应分析。分别针对设置盆式橡胶支座、铅芯橡胶支座和双曲面球型减隔震支座的连续梁桥,分析船撞作用下支座类型对桥梁关键结构响应的影响,得到了随船桥碰撞角度变化,不同支座类型的连续梁桥船撞响应的特点及规律。研究表明,相比双曲面球型减隔震支座,设置盆式橡胶支座的连续梁桥关键结构响应最小,并且支座类型对墩结构响应的影响远远大于对桩基结构响应的影响。     

地质灾害作用下山区深谷高墩的碰撞响应分析

泥石流对桥梁的冲击是一种复杂的非线性动态响应过程，且在我国山区及地形险要地区频繁出现，造成巨大的损失。本文结合位于山地丘陵地带的芒市西部新城建设项目，选取项目内为跨深箐而设的桥梁30m实心T墩，建立三维实体有限元模型，应用有限元动态接触方法对碰撞过程进行数值模拟，分析其在泥石流作用下的动力响应情况。     

地震作用下大跨斜拉桥主桥与多联引桥伸缩缝处连锁碰撞效应研究

针对地震作用下大跨斜拉桥主桥与多联引桥间易发生连锁碰撞现象,以一座典型大跨斜拉桥为研究背景,采用SAP2000 Nonlinear有限元程序,建立考虑主桥与多联引桥伸缩缝处碰撞效应的桥梁结构三维非线性计算模型,采用非线性时程分析法,研究大跨斜拉桥主桥与多联引桥伸缩缝处连锁碰撞效应对桥梁抗震性能的影响,并分析初始间隙、引桥周期比对连锁碰撞效应的影响规律。研究结果表明:若仅在引桥-引桥相邻梁体间发生碰撞,碰撞效应对短周期联引桥影响不大,但对长周期联引桥有一定影响,即会增大长周期联引桥梁端位移、梁墩相对位移以及固定墩墩底地震响应;而若主桥与多联引桥间发生连锁碰撞,不仅会显著增大短周期联引桥梁端位移、梁墩相对位移以及桥墩地震响应,而且会进一步增大长周期联引桥梁端位移、梁墩相对位移以及桥墩地震响应,更易引起各联引桥桥墩破坏或梁体落梁;随着初始间隙的增大,连锁碰撞效应对引桥结构的影响减弱;随着短周期联引桥基本周期的减小,连锁碰撞效应对短周期联的影响也有所降低。     

不同类型地震动作用下双柱墩梁桥的隔震控制

远场类谐和地震动更易引起桥梁破坏,为此,以某双柱墩梁桥为结构,分别建立抗震模型与隔震模型,分析其在远场类谐和地震动与普通地震动下的动力响应,揭示隔震后主梁、墩柱和支座的地震响应变化。此外,分析SSI效应时隔震梁桥的主梁位移、桥墩弯矩和剪力以及墩顶位移变化规律。结果表明;远场类谐和地震动下隔震可减少主梁纵桥向位移防止主梁与桥台碰撞,当类谐和地震动峰值加速度较大时,隔震梁桥桥墩横桥向地震响应较抗震结构会有所增大,带来不利影响;考虑桩-土作用的梁桥墩-系梁连接点纵向弯矩随着桩-土刚度减小而增大,墩-系梁连接点容易发生纵向弯曲破坏。     

滑动摩擦支座隔震桥梁地震反应分析

多滑面摩擦隔震支座具有刚度和阻尼的自适应性,在基于性能的桥梁抗震设计中有广泛的应用前景。本文以某近海连续梁桥为工程背景,考虑海洋软土条件,应用p-y法模拟桩-土相互作用,通过单摩擦摆（FPS）串联组成多滑动面摩擦摆支座（MFPS）模型,并建立全桥有限元模型。采用反应谱法和快速非线性分析（FNA）两种方法,对设置单滑面摩擦摆支座和多滑面摩擦摆支座的两种不同支座的隔震桥梁体系进行地震响应分析。对比分析两种方法得到的两种隔震桥梁结构的支座滞回性能和墩底剪力等的地震响应规律。研究结果表明,两种支座均具有较好的隔震效果,采用MFPS支座的桥墩的地震响应比FPS支座有所减小,且具有较大位移能力。     

墩梁纵向碰撞对城市预制拼装桥梁纵向地震反应的影响研究

为了准确分析城市预制拼装桥梁纵向地震反应,以一典型3跨城市预制拼装桥梁为对象,分别建立了基于盆式橡胶支座及板式橡胶支座的全桥非线性动力计算模型,探讨了墩梁纵向碰撞对两种结构纵向地震反应的影响,并针对采用板式橡胶支座的桥梁,研究立柱高度、支座水平刚度对结构纵向地震反应的影响规律。研究结果表明:墩梁纵向碰撞会显著增加活动墩的纵向地震反应,对固定墩也有一定影响;相比盆式橡胶支座,采用板式橡胶支座能降低结构纵向地震反应和墩梁碰撞效应;为减小结构的纵向地震反应及墩梁碰撞效应,抗震设计时需合理确定立柱高度与支座水平刚度的取值。     

南村黄河特大桥主桥地震响应分析

以南村黄河特大桥为研究对象,采用大型有限元分析软件Midas/Civil建立了主桥有限元计算模型,对桥梁进行了地震响应分析,结论如下:最大淤积情况下桥梁下部结构由抗震控制设计;通过在墩顶设置速度锁定支座并优化其布置,使部分主墩共同承受纵向地震力,可以大大降低下部结构的地震响应,且速度锁定支座不会发生破坏。该研究结果对今后同类型大跨、长联结构形式的桥梁抗震研究具有参考意义。     

强震作用下大跨高墩桥梁伸缩缝处碰撞效应的参数研究

文章为研究碰撞作用下结构参数对山区高墩公路桥梁非线性地震响应的影响,基于Open SEES软件平台建立了考虑不同结构参数的非线性有限元模型,采用Hertz-damp模型模拟了碰撞过程中刚度变化和能量耗散,对比研究了碰撞刚度、碰撞间隙宽度、墩高差等不确定性参数对高墩桥地震响应的影响。结果表明:当高墩桥梁的两个主墩不等高时,不同的碰撞间隙宽度取值对矮墩的地震响应的影响更大,不同的碰撞刚度取值对高墩和矮墩的地震响应的影响都比较显著;设置不同的碰撞间隙宽度,1号墩(矮墩)的墩底曲率的最大差异高达2.37倍,而2号墩(高墩)的最大差异仅为0.79倍;设置不同的碰撞刚度,2号墩(高墩)的墩底曲率、墩顶相对位移的最大差异分别达到了1.66倍与0.86倍;与等墩高桥型相比,墩高差的存在会造成矮墩的墩底曲率需求显著增大,其改变率约为57%,而墩顶位移和墩底弯矩略有减小。     

非规则梁桥纵向地震反应及碰撞效应

针对我国西部山区典型的非规则梁式桥梁 ,采用非线性时程地震反应分析方法 ,探讨了纵向地震作用下非规则梁桥相邻联的非同向振动特性和伸缩缝处的碰撞效应。结果表明 :当梁式桥相邻联周期相差较大时 ,纵向地震作用下 ,会导致伸缩缝处相邻梁体较大的相对位移和碰撞 ,碰撞导致低墩地震反应增大 ,对结构抗震不利。还提出了减小相邻联非同向振动和伸缩缝处碰撞效应的措施和方法     

无桥台伸缩缝多联桥跨结构地震碰撞响应研究

针对地震作用下多联长桥结构中伸缩缝处的碰撞破坏,提出一种取消桥台伸缩缝保留两联间桥墩伸缩缝的新型多联桥跨结构。用Kelvin接触单元模拟桥台伸缩缝和桥墩两联间伸缩缝在地震作用下的碰撞效应,构建包括墩柱、主梁、支座和伸缩缝在内的全桥空间动力分析模型。依托某市立交体系中一座独立多联长曲线匝道桥梁工程,建立4个计算模型;分别输入2组地震波的单维和多维8种地震动工况;利用非线性时程分析法,研究各计算模型在多种地震输入工况下桥台伸缩缝和桥墩两联间伸缩缝的碰撞响应差异。结果表明:无桥台伸缩缝多联桥跨结构可以有效消除或减小地震荷载作用下桥跨结构中伸缩缝处的碰撞破坏,是一种十分有利的抗震结构形式。     

地震序列下拉索模数伸缩缝联间限位分析

主震作用下桥梁结构可能已发生联间相对变位,强余震作用将进一步加剧桥梁上部结构的碰撞或落梁灾害,以某连续梁桥为例进行地震序列分析,并对比有无拉索模数伸缩缝两种情况下的地震响应,结果表明:拉索模数伸缩缝能够有效限制主余震各阶段联间相对位移,对避免主震后产生联间残余位移的桥梁结构在强余震作用下发生碰撞、落梁具有重要意义;同时,拉索模数伸缩缝使桥梁各联间协同作用,从而墩梁相对位移得到相应的控制,桥墩受力亦有所改善。