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。     

FPB摩擦系数对桥梁隔震的影响研究

以一座设有FPB带挂梁的T形刚构桥为例,借助有限元分析软件,分析了不同地震烈度作用下FPB摩擦系数对桥梁主梁位移、墩底内力以及隔震效果影响。结果表明:主梁位移、墩底弯矩随摩擦系数的增大而减小,FPB的隔震效果随摩擦系数的增大而增大。     

邻梁碰撞对隔震连续梁桥地震反应的影响

采用非线性时程分析方法,模拟了粤东高烈度地区两联隔震连续梁桥结构地震动反应,并通过接触单元法Kelvin模型模拟邻梁的碰撞效应,探讨了邻梁碰撞对隔震连续梁桥地震反应的影响,结果表明:地震作用下,主梁过大的相对位移导致了邻梁间的多次碰撞且碰撞力非常大,可能引起梁端的局部破坏;碰撞减小了主梁的位移,但幅度不大,明显减小了邻梁间的相对位移;碰撞作用增大了右联连续梁桥中间墩的地震反应,减小了其他墩的地震反应。     

近断层地震对跨海双弧形桥塔斜拉桥动力响应研究

为探究具有双弧形桥塔的跨海斜拉桥脉冲与非脉冲地震动力响应,首先基于Midas/Civil 2019建立了拉索几何非线性的三维空间有限元模型,并分析了结构自振特性;其次,结合桥址处的地震烈度选取了一定数量的脉冲与非脉冲地震动,作为地震响应分析的激励源;最后探究了脉冲与非脉冲地震作用下的结构内力、关键位置位移、拉索应力和应力幅等问题。研究结果表明：脉冲地震作用下的主梁弯矩、桥塔弯矩及剪力均要大于非脉冲地震下的响应值,且在纵向+竖向地震激励下,主梁弯矩和剪力仅有1个峰值,但在横向+竖向地震激励下有2个峰值;脉冲地震作用下的位移响应均要大于非脉冲地震作用下的位移响应,其中跨中主梁处的横向位置位移响应最大,最大值为176.8 mm;从地震激励方面看,纵向地震下的纵向位移要大于横向位移,而横向地震下的横向位移要大于纵向位移;脉冲地震作用下的拉索应力最大值为175 MPa,应力波动幅度达到100 MPa。     

大跨连续刚构桥地震反应的三维数值模拟研究

文章以黄草乌江特大桥设计为工程背景,考虑了动水作用和竖向地震加速度对桥梁地震反应的影响,采用反应谱分析法对大跨度连续刚构桥进行了三维地震反应分析,分别从主墩的内力反应、主墩的位移以及主梁的内力反应和位移进行分析比较。分析结果表明:动水作用对墩的内力影响都比较大,而且增幅较大,对主墩位移影响也比较大,但对主梁影响相对于主墩较小。考虑竖向地震作用时,对主梁的水平向位移、主梁的面外弯矩、主梁的轴力、桥墩的墩顶水平位移以及墩底弯矩均没有太大的影响,而对主梁的面内弯矩以及桥墩的轴力影响比较大,并均有所增大的趋势。     

行波效应对高墩桥防地震碰撞的影响

采用有限元软件OpenSEES建立某高墩桥梁的三维有限元模型.并采用三维输入地震动的方式,通过对比分析一致及一致输入条件下,高墩桥梁纵桥向主梁的加速度和轴力、支座变形、墩底弯矩以及各墩墩顶位移情况,研究行波效应对高墩桥梁地震碰撞控制的影响.     

基于摩擦摆支座的深水高桩承台连续梁桥减隔震研究

以某深水高桩承台连续梁桥为工程背景,建立全桥空间动力计算模型,应用Morison方程将水对桥梁的动水压力效应等效为附加质量考虑。以摩擦摆支座的滑动曲面半径、滑动摩擦系数为主要参数,系统研究了其对深水高桩承台连续梁桥地震反应的影响规律,并探讨了摩擦摆支座在深水高桩承台连续桥中的减震效果。结果表明:1摩擦摆支座可显著降低深水高桩承台连续梁桥的地震反应,其滑动曲面半径、滑动摩擦系数的取值对桥墩墩底弯矩和支座位移的影响规律明显不同;2深水高桩承台连续梁桥墩底峰值弯矩随摩擦摆支座滑动曲面半径的增大而减小,随摩擦摆支座摩擦系数的增大而增大;支座位移峰值随摩擦摆支座滑动曲面半径的增大而增大,随摩擦摆支座摩擦系数的增大而减小;3摩擦摆支座对深水高桩承台连续梁桥下部结构的纵向内力及墩顶位移减震效果显著;4动水压力效应对高桩承台连续梁桥减震效果的影响很小。     

LRB基础隔震结构在近断层脉冲型地震作用下的动力响应研究

对LRB(Lead Rubber Bearing)基础隔震结构在近断层脉冲型地震作用下的动力响应进行了系统参数研究.考虑到近断层脉冲型地震动记录数量的有限性,为了参数研究的方便,提出了人工合成近断层脉冲型地震动的方法,即以实际的常规地震波(即远场地震)为底波,在此基础上叠加上等效脉冲模型来模拟近断层脉冲型地震;以此为输入,系统研究比较了在近断层脉冲型地震和常规地震作用下,LRB基础隔震结构的动力反应特性、不同的近断层脉冲型类型以及近断层脉冲型地震动参数和LRB隔震系统力学性能对上部结构最大绝对加速度和隔震层最大位移的影响.研究表明:LRB基础隔震结构在近断层脉冲型地震作用下,上部结构最大绝对加速度和隔震层最大位移与常规地震作用下相比,均有较大增加,隔震范围有一定减小;近断层地震动的脉冲类型,以及脉冲周期对LRB基础隔震结构的动力反应有很大的影响.     

近断层地震动对基础隔震结构地震反应的影响

采用Open Sees对基础隔震结构进行了不同类型地震动作用下的地震反应分析,研究了近断层脉冲型地震动及其特性对结构地震反应的影响,表明近断层脉冲型地震动对基础隔震结构的地震反应有较大影响,甚至可能造成支座由于水平变形较大而导致其破坏,使基础隔震结构的隔震效果有所降低;在罕遇地震作用下,结构的地震响应随近断层地震动的PGV/PGA和PGD/PGA的增大而明显增大,其中PGV/PGA和PGD/PGA对支座位移的影响最大。因而,在近断层区域进行基础隔震结构设计时,应重点考虑地震动的脉冲效应对结构地震反应的影响。     

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。     

基于速度脉冲地震动的边坡地震位移统一预测模型

采用基于小波变换的多向地震动速度脉冲特性鉴定方法,从NGA数据库及汶川地震动记录中提取出了196条速度脉冲地震动数据;基于Newmark非耦合滑动模型,考虑土体非线性特征。通过计算速度脉冲地震动作用下不同强度(k_y)及初始自振周期(T_s)边坡模型的地震位移,对比分析了边坡地震位移与速度脉冲地震动参数之间的相关性,并建立了适用于近断层速度脉冲地震动的边坡地震位移统一预测模型。结果表明：既有边坡地震位移预测模型低估了近断层速度脉冲地震动引起的位移值,而用于预测近断层非脉冲地震动引起的边坡地震位移离散较小;近断层速度脉冲地震动引起的边坡地震位移与其速度脉冲特性密切相关,地震位移与速度脉冲地震动参数(峰值速度PGV)相关性最好;采用1.5倍边坡自振周期对应的加速度反应谱(S_a(1.5T_s))和 PGV分别代表速度脉冲地震动的频谱成分及速度脉冲特征,能够综合反映速度脉冲地震动对边坡地震位移的影响;建立了基于边坡参数(k_y, T_s)和脉冲地震动参数(PGV, S_a(1.5T_s))的边坡地震位移预测模型,为考虑近断层地震动速度脉冲特性影响的边坡地震位移概率灾害分析提供了基础。     

超高层错层隔震体系地震响应研究

超高层错层隔震体系是层间隔震体系基础上发展而来的一种隔震结构。建立了某超高层错层隔震结构有限元模型,分别输入普通地震动、远场类谐和长周期地震动和近断层脉冲型长周期地震动3种不同类型的地震动,分析错层隔震结构在3种地震动作用下的响应,并与层间隔震结构响应进行分区比较。结果表明：错层隔震结构和层间隔震结构在3类地震动作用下层间位移较小,基底剪力较小,塑性铰少,两种结构均具有良好的减震效果;在普通地震动作用下,错层隔震结构相比于层间隔震结构层间位移减小、基底剪力减小,其减震性能较层间隔震结构更优;错层隔震结构在不同长周期地震动作用下减震效果具有一定差异性,在近断层脉冲型地震动作用下的减震效果稍优于层间隔震结构的,在远场类谐和长周期地震动作用下的减震效果稍劣于层间隔震结构的。在受远场类谐和长周期地震动影响的区域,错层隔震结构在设计时需对中部隔震层附近的核心筒予以充分关注。     

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。     

近断层脉冲型地震作用下BRB减震高层建筑结构抗震性能分析

屈曲约束支撑因其在地震作用下具有良好的耗能能力,被广泛应用于高层建筑结构减震中。而含有明显长周期速度脉冲特征的近断层地震引起高层建筑结构较大的变形以及损伤,其对BRB减震效果有何影响值得深入研究。针对某高层建筑结构进行BRB减震参数设计,选取近断层脉冲型地震动进行动力分析,基于结构层间位移角、楼层加速度、结构塑性耗能等指标评估近断层脉冲型地震对BRB减震高层建筑结构抗震性能的影响。结果表明:近断层脉冲型地震作用下BRB减震高层建筑层间位移反应较大,楼层加速度放大不明显,RBR耗能在结构总塑性耗能中占比减小,结构塑性损伤较大。     

速度脉冲型地震动瞬时输入能特性研究

近断层地震动最显著的特点是由方向性效应和滑冲效应引起的脉冲型地面运动。通过建立单自由度体系瞬时输入能计算模型,输入速度脉冲地震记录进行了弹塑性时程分析,计算出地震动对结构的瞬时输入能量,研究了具有速度脉冲型地震动这种荷载形式的瞬时输入能特性及与结构最大位移反应的关系。研究结果表明,对于12次强地震动中109条具有速度脉冲的地震记录,输入结构的最大瞬时输入能总处于速度脉冲发生位置,说明速度脉冲波形对地震动最大瞬时输入能具有决定作用,并由最大瞬时输入能量与结构最大位移反应的对应关系,验证了近断层地震动对结构的破坏作用与速度脉冲有关。此外,与无速度脉冲地震动相比,具有速度脉冲会增大长周期结构的瞬时输入能,并且输入结构的最大瞬时输入能随地面峰值速度(PGV)和峰值加速度(PGA)的比值增大而增大。     

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。     

远场地震动作用下大跨悬索桥抗震分析

远场地震动的特点是低频成分丰富、卓越周期长且持续时间长;而大跨悬索桥梁具有结构柔性大、自振频率低的特点,对地震波中的低频长周期成分敏感,受远场地震动影响大。通过对一跨长江大跨度悬索桥的模态分析,分析了大跨桥梁的频谱特性及振动特点;对比在远场及普通地震动作用下结构内力及位移响应,总结了远场地震动作用下结构动力响应规律;大跨径悬索桥的主梁位移由低阶振动控制,在远场地震动作用下,主梁纵向位移大,地震动影响明显;而桥塔由于其相对较大的刚度而对高阶振型敏感,远场地震动对桥塔位移的不利影响较小;由于桥塔内力由主梁传来,所以低阶振型影响占主导,同时远场地震动作用下塔底内力大于普通地震动的影响。     

长周期地震动对超高层结构抗震性能的影响

历次大地震中,长周期结构在长周期地震动作用下响应剧烈。本文着重对超高层建筑进行长周期地震激励下的抗震性能分析,选取了远场类谐和地震动、近断层向前方向性地震动和近断层滑冲型地震动3类典型长周期地震动记录各3条,为进行比较,同时选了3条普通地震动作为输入样本,采用ABAQUS有限元软件对一54层超高层结构分别进行多遇地震下的弹性时程分析和罕遇地震下的弹塑性时程分析,并将4类地震动输入下的结构响应特征进行对比研究。由结果可知:长周期地震动作用下结构的位移、位移角及损伤均大于普通地震动的响应,尤其是低频成分更丰富的远场类谐和地震动;长周期地震动输入下结构的最大层间位移角接近甚至超出限值。因此,长周期地震动对超高层结构抗震性能的影响不可忽视。     

基于摩擦摆支座的高速铁路简支梁桥减隔震效果分析

为研究摩擦摆支座在高速铁路简支箱梁桥的减隔震效果,以24、32、40m典型跨径高速铁路简支梁桥为研究对象,采用MIDAS/Civil有限元软件分别建立传统抗震体系和减隔震体系模型进行非线性动力时程分析,研究桥梁墩高、桥梁跨径和地震动峰值加速度(PGA)等因素对简支梁桥地震响应的影响。研究结果表明：桥墩墩高和截面形式对墩底内力和墩顶位移的减震效果有较大影响,但在5～20m墩高内受墩高的影响更为显著;墩高从5m增加到20m时,墩底内力减震率分别为80%、35%,墩高从25m增加到45m时,墩底内力减震率分别为46%、37%;桥梁跨径对结构减震率有一定影响,但在10%以内;PGA对墩底内力和墩顶位移的减震率总体上影响较小;墩高和PGA对FPB支座位移影响较大,PGA影响更为显著,支座位移增大倍数明显大于对应的PGA增加倍数。     

近断层速度脉冲地震动对边坡滑移的影响分析

采用基于小波变换的多向地震动速度脉冲特性鉴定方法,从NGA(next generation attenuation)数据库及汶川地震动记录中选取196条速度脉冲地震动;基于Newmark非耦合滑动模型,考虑土体动力非线性,通过对比近断层脉冲及非脉冲地震动引起的不同参数边坡的滑移特征,分析近断层地震动速度脉冲特性及边坡本身参数对滑动位移值的影响;同时对近断层速度脉冲地震动参数与边坡滑移量的相关性做了对比分析。结果表明:(1)近断层速度脉冲地震动引起的边坡滑动位移值远大于近断层非脉冲地震动,对长周期边坡影响尤为明显;(2)相比非脉冲地震动,脉冲地震动引起的边坡滑动时间较短,且主要发生在地震动起始阶段的较短时间内(速度脉冲段),滑移的坡体具有更大的滑移速度,携带更高的能量,从而对周边环境产生更强的破坏作用;(3)近断层速度脉冲地震动引起的边坡滑移特征与其速度脉冲特性(持时短、周期长、速度峰值大)密切相关,且峰值地震动速度PGV与边坡滑移量具有高度相关性。最后,通过比较原始速度脉冲地震动及相应的等效脉冲作用下不同参数边坡的滑动位移值,对提取出的等效脉冲预测原始地震动引起的滑动位移的有效性进行分析,并基于此建立脉冲参数–滑动位移曲面。