大跨斜拉桥动力特性及几何非线性地震响应分析

利用ANSYS程序对重庆某长江大桥建模。在考虑了重力及斜拉索初应力的情况下进行了模态分析,得到其自振频率和振型特征。输入加速度时程采用修改后的E l-Centro波,分别考虑了横向、竖向、纵向输入及行波激励,得到其地震响应。通过对位移响应结果和内力响应结果的分析、验算,由地震荷载引起的内力远小于由恒载、活载引起的内力,证明地震荷载不控制该桥的设计。     

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。     

大跨度斜拉桥地震响应反应谱分析

为了研究大跨度斜拉桥地震响应规律,以某跨径组合为60+90+150+680+150+90+60(m)的斜拉桥为例,建立了斜桥的三维有限元模型,考虑桥梁所处不同的地质环境,分析了该大跨度斜拉桥的动力特性,通过计算得出了该桥的关键点的位移响应及主塔关键截面的内力地震反应响应值。研究结果表明:桥梁关键点的位移和主塔关键截面的内力响应在100年超越概率水平为2%(E1)最大,当地震力纵向与竖向的组合输入时,与100年超越概率水平为10%(E3)相比,50年超越概率水平2%(E2)主跨跨中的纵向位移增大了1.51倍,左塔与下横梁连接处的纵向弯矩、纵向剪力和竖向剪力分别增大了47%、43%和44%;当地震力横向与竖向的组合输入时,E1概率水平下主梁跨中的横向位移为0.64 m,右塔与下横梁连接处的竖向弯矩、纵向剪力和横向剪力分别为1 356 MN·m、87 MN和35.4 MN,综合考虑地质条件与不同地震力组合输入对该桥的影响是必要的。     

桩-土-结构效应对塔梁固结体系斜拉桥地震响应影响分析

结合某独塔预应力混凝土斜拉桥(塔梁固结体系)设计实例,采用有限元方法建立有桩基和无桩基两种动力计算模型,采用反应谱法计算有桩基和无桩基两种模型在不同地震动工况下结构各部位的内力和位移响应。给结构输入纵向、横向、竖向互相组合的地震动进行反应谱分析,得出拉索、主梁和主塔在地震作用下的内力和位移响应特性,并进行分析和比较,初步探讨了桩-土-结构效应对此类桥型的地震响应的影响。     

三跨飞燕式异型钢管混凝土拱桥地震反应及控制

利用ANSYS有限元软件,计算并分析了某三跨飞燕式异型钢管混凝土拱桥的动力特性和一致激励与行波激励下的动力响应,并对拟安装在桥上Lock-up装置的减震效果进行了评价.研究表明,纵向和竖向联合输入下结构的动力反应明显高于纵向和竖向单独输入工况;横向地震激励时,拱肋出平面位移及内力均很大,但可以不考虑行波效应的影响;纵向...     

空间网格结构抗震薄弱区识别的静力推覆方法

空间网格结构在强震下出现薄弱区的原因是该区域杆件的地震内力与决定其截面配置的非抗震设计内力差异较大,且该内力差异主要来自于少数模态的贡献。为此,利用非抗震设计和多遇地震验算的最不利内力,提出了一种疑似薄弱区杆件的简便判别方法。基于多遇地震下由振型分解反应谱法计算得到的结构响应,可以确定疑似薄弱区杆件地震内力的主要贡献模态。考虑这些主要贡献模态并参考振型质量参与系数,构造了能够近似反映最不利单向地震响应的综合模态,并基于结构应变能相等的原则确定了罕遇地震水平的等效静力推覆荷载。给出了一种能够计入三向地震动贡献的静力推覆方法,并对一个三心圆柱面双层网壳算例进行了推覆分析。通过与动力弹塑性时程分析结果对比发现,只要在建立推覆荷载时组合模态包括了疑似薄弱区杆件地震内力的主要贡献模态,并且所有组合模态的振型质量参与系数之和大于90%,则该静力推覆方法可以有效识别到该结构在罕遇地震下可能形成的薄弱区。     

A static pushover method for identifying weak areas of earthquake resistant space frame structures

空间网格结构在强震下出现薄弱区的原因是该区域杆件的地震内力与决定其截面配置的非抗震设计内力差异较大，且该内力差异主要来自于少数模态的贡献。为此，利用非抗震设计和多遇地震验算的最不利内力，提出了一种疑似薄弱区杆件的简便判别方法。基于多遇地震下由振型分解反应谱法计算得到的结构响应，可以确定疑似薄弱区杆件地震内力的主要贡献模态。考虑这些主要贡献模态并参考振型质量参与系数，构造了能够近似反映最不利单向地震响应的综合模态，并基于结构应变能相等的原则确定了罕遇地震水平的等效静力推覆荷载。给出了一种能够计入三向地震动贡献的静力推覆方法，并对一个三心圆柱面双层网壳算例进行了推覆分析。通过与动力弹塑性时程分析结果对比发现，只要在建立推覆荷载时组合模态包括了疑似薄弱区杆件地震内力的主要贡献模态,并且所有组合模态的振型质量参与系数之和大于90%，则该静力推覆方法可以有效识别到该结构在罕遇地震下可能形成的薄弱区。     

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。     

异型钢拱桥地震反应的行波效应

异型拱桥的地震反应不同于常规拱桥,具有明显的空间耦合效应,利用有限元理论对张家口通泰大桥的空间抗震性能进行了研究,着重分析了纵向、竖向和横向三向地震波传播效应对该桥地震反应峰值的影响,为该类型桥梁的抗震分析提供了一定的参考依据。研究结果表明,在纵向、竖向行波效应下,结构控制截面的内力均有明显的变化,横向行波效应下结构控制截面内力变化较小,但内力的峰值明显要比纵向、竖向输入产生的结果要大。     

组合网架的竖向地震响应分析

选用板元、梁元和杆元的组合有限元模型对组合网架进行动力分析,研究了组合网架的自振特性,并利用振型分解反应谱法和时程分析法,分析了竖向地震作用下,组合网架的内力系数的大小和分布规律.在此基础上,提出了估计组合网架自振频率和竖向地震内力的简化方法,给出了简洁的竖向地震作用系数表,对组合网架的工程设计,具有重要的参考价值.     

地铁上盖层间隔震结构竖向地震响应

为了考察地铁上盖大底盘-层间隔震塔楼在竖向地震作用下的响应,对大底盘-层间隔震塔楼竖向振型的特点、周期和振型质量参与系数进行了分析。在设防烈度竖向地震作用下,通过振型分解反应谱法和时程分析法考察大底盘-层间隔震塔楼结构的基底剪力、隔震垫反力和转换梁内力,研究塔楼高度、隔震层竖向刚度等参数对大底盘-层间隔震塔楼竖向地震响应的影响。结果表明:大底盘-层间隔震塔楼结构存在塔楼竖向主振型,随着塔楼高度增高,竖向主振型的周期和振型质量参与系数逐渐加大; 在设防烈度竖向地震作用下,塔楼底部竖向地震力与重力荷载代表值之比(垂重比)的平均值为0.35,比非隔震塔楼平均增大4.6%; 隔震垫竖向地震反力与重力荷载代表值下反力之比(反力比)的平均值为0.30; 大底盘转换梁竖向地震下弯矩与重力荷载代表值下弯矩之比(弯矩比)的平均值为0.31; 随着塔楼高度增大,垂重比、隔震垫竖向反力比以及转换梁弯矩比均相应减小。     

大型梁式渡槽竖向地震作用估计

应用流体势流理论与结构的振动理论 ,通过流 固耦合简化分析 ,导得了渡槽承重简支梁的湿频率及湿振型估算公式 ,导得了结构竖向地震响应的时程计算公式 ,应用反应谱法 ,导得了作用于结构的等效竖向地震荷载估算公式 ,做了几项数值算例 ,分析结果表明 :(1)由于附连水质量的影响 ,梁的湿频率比其干频率要低 ,但湿振型与其干振型完全相同 ;(2 )水质量在结构竖向地震响应中起着重要的作用 ,竖向响应的幅值随着不同的场地而发生改变 ,一般水越深 ,结构的响应越大 ;(3 )在 7度设防时应考虑竖向地震的作用。     

大跨度屋架竖向抗震计算

目前各国抗震规范中竖向地震作用的计算方法有静力法、水平荷载折减法和反应谱法,其中反应谱法体现了结构的动力反应,较为合理,但计算较繁。本文介绍了按反应谱振型分解法分析大跨度屋架在不同场地、不同烈度和不同静载下累计数百个屋架算例的竖向地震内力,提     

单跨飞机库结构在多向地震下的反应谱分析

对某单跨飞机库采用振型分解反应谱法进行了考虑多向输入的地震反应分析,沿结构单向、双向和三向输入的不同情况,从结构柱列内力和屋盖杆件内力等方面进行了比较和分析,分析结果表明:与单向地震作用相比,考虑多向地震作用后,结构柱列的次方向内力增幅显著,三向输入的影响应该考虑。     

青岛邮轮母港客运中心钢屋盖考虑行波效应的地震反应分析

青岛邮轮母港钢屋盖采用变截面空间桁架结构,纵向长度为325m,为超限结构.以青岛邮轮母港钢屋盖为研究背景,通过SAP2000分析软件,基于大质量法对结构进行了多遇地震下多点激励时程分析,并与一致激励时程分析法和振型分解反应谱法进行了对比,结果表明:在水平地震作用下,考虑行波效应的多点激励得到的构件内力值大于振型分解反应谱法和一致激励时程分析法所得内力值,尤其是采用多点激励时程分析方法下得到的中间榀的构件内力响应值,大于采用振型分解反应谱法所得的响应值,平均幅值差49%;大于采用一致激励时程分析法所得的响应值,平均幅值差33%.结构设计内力组合时选用了多点激励时程分析所得构件内力值.     

汉江特大桥地震反应分析

利用Ansys建立考虑桩-土相互作用的老河口汉江特大刚构桥模型,进行模态分析,得到该桥的动力特性.然后采用标准反应谱作为输入谱曲线,对该桥分别进行纵向、横向和竖向的地震反应分析,并且对该桥进行地震动态时程分析,分析其抗震性能.计算结果表明,本桥能够满足抗震要求.     

下承式钢管混凝土系杆拱桥隔震研究

以某下承式钢管混凝土系杆拱桥为背景,利用MIDAS Civil软件建立了非隔震模型和设置铅芯橡胶支座的隔震模型,并分别进行了动力特性分析与对比。对两种模型分别在横向、纵向和竖向输入地震波,对比分析了不同方向地震作用下拱肋最大位移,拱肋和桥墩最大内力,得出不同方向地震作用下隔震结构与地震作用方向相同的拱肋最大位移出现增大现象;在横向地震和纵向地震作用下隔震结构拱肋和桥墩最大内力均出现不同程度降低现象;竖向地震作用下隔震结构拱肋和桥墩最大轴力出现了增大现象。地震作用方向不同,结构响应不同,结构地震响应分析时应重视地震作用的方向性。     

劲性索结构竖向地震位移解析解及其特性分析

目前,利用振型分解反应谱法计算劲性索结构竖向地震位移的解析解还没有被提出,本文在劲性索结构固有振动能量变分解析解的基础上对劲性索结构竖向地震位移解析解及其特性进行了研究.首先根据劲性索结构固有振动能量变分解析解得到劲性索结构各阶固有振动频率和相应的振型;然后利用振型分解反应谱法分别计算40m、65m、72m三种不同跨度劲性索结构的竖向地震位移;最后运用ANSYS有限元软件对此三种不同跨度劲性索结构进行谱分析来验证本文提出的劲性索结构竖向地震位移解析解的正确性.研究发现:(1)三种不同跨度的劲性索结构分别在8度、9度抗震设防下,依据劲性索结构固有振动能量变分解析解与振型分解反应谱法所得到的竖向地震位移曲线与ANSYS有限元软件分析得到的地震位移曲线基本重合,说明本文提出的劲性索结构竖向地震位移解析解适用于计算劲性索结构竖向地震响应;(2)在进行振型组合时,劲性索结构的前两阶正对称振型的组合位移曲线与前四阶正对称振型的组合位移曲线重合,说明劲性索结构的前两阶正对称振型对劲性索结构的竖向振动起控制作用;(3)劲性索结构竖向地震位移曲线的峰值位置并不是都出现在跨中而且曲线峰值个数不止一个,且随着劲性索结构跨度的改变而改变.此现象应该引起工程设计人员的足够重视,在进行劲性索结构设计时应考虑对这些位置采取加强措施,避免劲性索结构因变形过大而发生破坏.     

某多塔连体高层建筑的竖向地震反应分析

针对设有长33.6m的连体和长16.8m悬臂的某多塔连体高层结构,采用ETABS软件对其竖向振动特性和竖向地震反应进行了分析。结果表明,该工程前三阶竖向振型的周期与场地卓越周期接近;前19阶竖向振型均位于反应谱平台段;竖向振动与水平振动存在耦合,意味着结构在水平地震作用下会产生竖向动力效应;在7度多遇竖向地震作用下,连体部分和悬臂部分的结构内力响应较显著而竖向位移响应均较小。     

斜拉-连续梁组合结构桥梁动力特性及地震响应分析

为研究斜拉-连续梁组合结构桥梁的动力特性和地震响应规律,以某高速公路预应力钢筋混凝土斜拉-连续梁组合桥(30+30+140+30+30)m为例,建立有限元空间杆系模型,分析了该桥在反应谱、一致激励、多点激励和行波效应作用下的地震响应。研究结果表明:该桥主梁截面内力主要由低阶振型控制;多点激励对主梁轴力、剪力和竖向位移有一定的放大作用;行波效应对主梁剪力的放大影响显著,对轴力、弯矩影响较小;地震作用对斜拉-连续梁组合结构桥梁连续梁段主梁内力及位移的影响均较大,不容忽视。