高阶振型对大跨度两塔悬索桥地震反应的影响

结合一座大跨度两塔悬索桥的工程设计实例,采用反应谱法对其进行了线性地震反应分析,详细讨论了高阶振型对大跨悬索桥地震反应的影响,分析结果表明：高阶振型对大跨度两塔悬索桥地震反应有很大影响,特别是对主塔的地震反应,而高阶振型对位移反应的影响较小。     

自锚式悬索桥动力特性及地震反应特点

结合一座自锚式悬索桥的工程设计实例,研究了该桥的动力特性及地震反应的特点.采用反应谱和时程法对该桥进行了线性地震反应分析,初步探讨了自锚式悬索桥地震反应的特点.分析了冲刷深度、高阶振型和竖向地震动对该桥抗震性能的影响.结果表明:局部冲刷情况减小了塔底的弯矩响应;高阶振型对自锚式悬索桥的地震反应有一定的影响,特别是对主塔的剪力响应;而竖向地震动对主梁弯矩和主塔的动轴力贡献很大.     

基于振型贡献系数的空间结构振动反应研究

高阶振型对结构振动反应影响的大小与结构的类型直接相关,现有研究对象主要为高层建筑或大跨度桥梁,而针对大跨度空间结构高阶反应的研究,特别是基于振型贡献系数研究高阶反应相关参数的规律变化,目前还很少.本文以刚性大跨度单层扁网壳结构为研究对象,分析比较反应大小不同的振型贡献系数及其累积趋势变化.提出结构特征点刚度比参数ρ的概念,并同时采用结构矢跨比f和特征点刚度比ρ两个参数表征单层网壳的刚度特性,研究不同f和ρ对高阶振型贡献系数的影响;采用典型硬土场地地面运动的加速度设计谱表征地震激励,对比分析不同ρ和f对高阶振型加速度谱坐标的影响.基于振型贡献系数和加速度反应的变化规律比较结果,总结出单层扁网壳振型反应的分布特征和显著程度,提出了判断单层网壳结构振型反应绝对贡献大小以及高阶振型在弹性地震设计反应谱上的卓越周期区域的方法.本文关于高阶振型反应规律的研究成果,也适用于其他类型刚性空间结构的地震反应分析.     

横向抗震体系对大跨度自锚式悬索桥地震反应的影响

大跨度自锚式悬索桥的横桥向常规体系为固定约束体系,而在中高地震烈度区,常常需要采用减震体系来减小桥梁的地震反应。本文以济南凤凰路黄河大桥这一典型大跨度三塔自锚式悬索桥为背景,通过对比减震体系与固定约束体系的地震反应、惯性力传递路径,以及减震体系的减震效果及耗能特性,分析横向抗震体系对大跨度自锚式悬索桥地震反应的影响。结果表明:对于大跨度自锚式悬索桥,减震体系可以大幅减小桥面系的地震惯性力,从而有效减小从墩梁、塔梁连接处传递的惯性力来降低下部结构地震需求;不同抗震体系中通过缆索体系传递的地震惯性力差别较小,且均可忽略;减震装置的滞回耗能效果理想,滑动支座对耗能贡献可忽略。     

大跨度稳定型悬索桥力学性能分析

近年来悬索桥已成为大跨桥梁的首选桥型,而稳定型悬索桥作为普通悬索桥的优化结构,势必将在大跨径领域有广泛发展,因此研究大跨度稳定型悬索桥的力学特性具有十分重要的意义。首先建立稳定型悬索桥和与之相应的普通悬索桥,并对两者进行了多项力学性能分析对比,研究了静力特性、动力特性、地震响应振动特性。藉此确定大跨度稳定型悬索桥的力学特性,相比较结果可得大跨度稳定型悬索桥各方面力学性能要明显优于大跨度普通悬索桥。     

风缆系统对管线悬索桥地震反应的影响分析

基于有限元软件建立了大跨度管线悬索桥仿真模型,采用控制变量法分析风缆布置平面与水平面夹角、风缆张拉力等因素对管线悬索桥地震反应的影响。研究结果表明:风缆布置平面与水平面夹角的大小对管线悬索桥主梁竖向位移及横向位移影响均较大,但对于主塔的各项地震反应指标影响较小,风缆布置角度θ取0°～45°比较适宜;风缆张拉力水平对管线悬索桥地震反应行为的影响并没有较强的规律性,宜采用最大静风压力的1. 5倍进行设计;风缆系统设计参数对管线悬索桥地震反应影响较大,将风缆系统各项设计参数控制在合理范围内可以显著提高结构的抗震性能。     

高振型对高层建筑顶部钢塔楼地震反应的影响分析

采用基于振型分解的结构动力响应分析方法计算了江苏省电网调度中心顶部钢塔楼在地震作用下各阶振型的地震响应。研究了高阶振型对顶部钢塔楼地震反应的影响,从而分析了高阶振型在钢塔楼地震反应中的影响程度。分析表明,由于顶部钢塔楼的“鞭梢效应”,采用振型分解反应谱法计算塔楼地震反应时需要合理地确定计算振型数以正确地估计塔楼的地震反应。     

大跨度双塔悬索桥在地震动行波激励下的响应规律研究

本文以一座主跨850m的大跨双塔悬索桥为工程背景,采用时程分析法研究了行波效应大跨双塔悬索桥地震响应的影响。通过建立三维有限元分析模型,在分析了大跨度双塔地锚式悬索桥动力特性及一致激励下地震响应规律的基础上,进一步探讨了行波效应对大跨双塔地锚式悬索桥地震响应的影响规律。分析结果表明:地震波纵向行波作用下,主塔的地震响应随着视波速的减小而先减小后增大;主梁的竖向振动则较一致激励下显著增大;主缆及吊索轴力则受地震动行波效应的影响不大。     

地震反应谱长周期分量对大跨度桥梁地震反应的影响

大跨度桥梁是长周期结构,对结构地震反应贡献较大的一阶振型周期很长,因而其地震反应对输入反应谱的长周期分量较为敏感。本文首先对中美桥梁抗震设计规范反应谱的长周期部分进行比较分析,然后基于实际地震记录的反应谱,对我国规范反应谱的长周期部分提出修正建议。接着,以一座主跨为428 m的三塔自锚式悬索桥为例,采用SAP2000程序建立全桥动力分析模型进行反应谱分析,分析反应谱长周期分量对桥梁结构不同地震反应分量的影响,并验证本文修正建议的合理性。结果表明:当漂浮体系大跨度索支撑桥梁的基本周期远超过6 s时,如果对规范设计加速度反应谱超出周期范围部分取平台段,会造成纵向地震作用下塔底弯矩和主梁位移几倍的增加,建议按周期倒数的一次方关系衰减。     

地震作用下大跨度悬索桥纵向破坏模式研究

地震作用下结构破坏模式研究是合理保证结构震后安全性的基础,而目前对大跨度悬索桥破坏模式的研究还很少。在大跨度悬索桥中,主缆、加劲梁、吊索等构件组成柔性悬吊体系一般采用钢结构,而主塔为核心支撑构件,且目前在我国修建的大跨度悬索桥中,基本都是门式或框架式的钢筋混凝土桥塔。因此,地震破坏模式的研究重点为大跨度悬索桥的钢筋混凝土桥塔。借助大型有限元分析程序,以润扬大跨度悬索桥的设计方案为背景,对地震作用下大跨度悬索桥纵向破坏模式及其特征展开探讨,发现其桥塔地震破坏模式为具有同时性特征的双塑性铰破坏模式,此失效模式表明此时塑性铰依次形成机制不存在,其屈服后的塑性性能是否能如中小桥梁一样被大幅利用以及如何利用,应由桥塔的塑性动力稳定决定。     

长跨柔性悬索桥风致抖振响应分析

以某主跨500 m的大跨度悬索桥为工程背景,对长跨柔性悬索桥在脉动风荷载作用下的抖振响应进行了分析和计算,得到了一些有借鉴性的结论。模态分析表明,大跨度悬索桥的自振频率较低,为典型的风敏感柔性结构。当同时考虑抖振力和自激力时,根据极值理论可以得到悬索桥主梁的抖振位移响应极值,结果表明,竖向、水平和扭转方向的最大抖振位移响应极值均发生在主跨跨中处,且数值较大,在结构设计中不容忽略。     

大跨度非对称悬索桥振动基频的参数敏感性分析

为了研究大跨度非对称悬索桥的动力特性,基于ANSYS软件建立了某大跨度主缆不等高支承悬索桥的三维有限元模型。在计算自振频率时考虑了表征结构非对称的参数,进行了前20阶模态分析,并分析了矢跨比、结构非对称参数、加劲梁抗弯刚度及主塔抗弯刚度等关键结构参数对其振动频率的影响。研究结果表明：不同的参数对非对称悬索桥振动基频的敏感性不同,一阶竖弯和扭转频率随矢跨比的增大减小,相对于正对称的振动频率,反对称的频率对矢跨比参数更敏感;非对称悬索桥的一阶反对称竖弯和扭转基频不受非对称结构参数的影响,而正对称竖弯和扭转基频随非对称结构参数的增大而减小;一阶横弯的自振频率对加劲梁刚度的变化非常敏感,当加劲梁的抗弯刚度增加到原来的3倍时,结构原有的振型次序发生了改变,但主塔抗弯刚度参数的变化对结构各向频率的影响很小,研究结果可为非对称悬索桥的结构设计和动力分析提供参考。     

大跨度钢管混凝土拱桥非线性地震响应分析

研究了大跨度钢管混凝土拱桥在同步激励和多点激励作用下的非线性地震响应特性及主要影响因素。采用时程分析法计算了大跨度钢管混凝土拱桥的非线性地震响应,研究了几何非线性对结构地震响应的影响,探讨了恒载内力和构型、多点激励效应等因素对大跨度钢管混凝土拱桥非线性地震响应特性的影响,结果表明结构的几何非线性性质对大跨度钢管混凝土拱桥的地震响应有较大影响。     

时滞对桥梁半主动控制和主动控制的影响

桥梁减震半主动控制和主动控制系统中会存在一系列时滞因素,为了探讨时滞对桥梁控制效果的影响规律,建立桥梁的有限元模型和减震控制方程,并考虑控制系统不同的滞后时间,采用粘滞阻尼器对一座大跨连续梁桥进行了减震控制地震反应数值计算。结果表明,时间滞后对半主动控制和主动控制的影响趋势基本相同,均会使控制系统的减震效果随着滞后时间的增大而越来越差,甚至会增大桥梁地震反应和使地震反应发散,但是半主动控制出现减震效果为零的滞后时间和地震反应发散的滞后时间均比主动控制更加长一点,这显示了半主动控制的优越性。     

非一致地震激励下大跨度桥梁随机振动时域显式法#br#

对于大跨度桥梁结构,地震激励的空间效应不应忽略。考虑到随机地震激励的非平稳特性,为提高计算效率,有必要在时域内直接开展非一致地震激励下大跨度桥梁的随机振动分析。基于相对运动法,推导非一致地震激励下结构动力响应的时域显式表达式,提出可考虑非一致地震激励的时域显式直接法,可快速获取结构响应的统计矩;同时提出高效的时域显式随机模拟法,可进一步获取非一致地震激励下结构响应的平均峰值等更全面的统计信息,并可有效实现结构的动力可靠度分析。以某主跨1200m悬索桥为工程实例,开展顺桥向非一致地震激励下的随机振动分析,分别研究地震激励的行波效应、失相干效应和局部场地效应对桥梁关键响应标准差、平均峰值和结构抗震动力可靠度的影响。研究结果表明,对于该桥主梁跨中和主塔塔顶顺桥向位移,非一致地震激励下的响应标准差和平均峰值均小于一致地震激励下的结果;而对于该桥主塔塔底内力,非一致地震激励下的响应标准差和平均峰值有可能大于一致地震激励下的结果,其中弯矩和剪力的平均峰值增幅分别可达21.6%和19.5%;此外,地震激励的空间效应对该桥的体系失效概率也有较大影响。     

筒网状空间缆索体系的平拉式人行悬索桥的探讨

本文依据超大跨径平拉式人行悬索桥的抗风稳定性要求,提出一种筒网状空间缆索体系的平拉式人行景观悬索桥的结构体系,将传统平拉式悬索桥的平行主缆,改进为分散的单叶双曲面空间缆索,提高其自振扭转频率和扭弯频率比。结合西藏某峡谷200m人行景观悬索桥,进行工程参数设计,建立Midas有限元分析模型,开展动力模态分析研究,验证筒网状平拉式人行景观悬索桥抗风稳定性的优越性。     

大跨度斜拉桥边墩新型横向钢阻尼器减震体系及设计方法

针对大跨度斜拉桥边墩的横向抗震问题,提出桥梁新型横向钢阻尼器与滑动支座组合的一种边墩横向减震体系,以及基于桥梁实际抗震需求的减震 体系设计方法。之后,以一座主跨620m的大跨度斜拉桥为工程背景,验证该方法的可行性。并从关键位置的地震反应、阻尼器对横向基本控制振型的影响、 减震体系的耗能能力和地震动输入的影响等方面对边墩新型横向减震体系的减震效果进行全面分析。结果表明,大跨度斜拉桥边墩新型减震体系具有显著的 减震效果;与常规体系相比,对地震动输入较不敏感。     

大跨度悬索桥地震反应分析及其抗震性能评价

对一座大跨度悬索桥进行了地震反应谱分析和线性、非线性的地震时程分析,并在此基础上对该桥进行了抗震性能验算.反应谱分析考虑了周期和阻尼比调整,时程分析时考虑了地震动空间变异性的影响,非线性分析考虑几何刚度变化、大位移以及梁柱效应的影响.抗震性能验算分为强度验算和位移验算.