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。     

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。     

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。     

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。     

塔梁固结斜拉桥抗震性能分析

以某采用塔、梁固结的独塔斜拉桥工程实例为背景,建立了该桥的空间有限元模型,并且进行了桥梁的模态分析,在不同地震水平作用下,分别采用纵向+竖向和横向+竖向两种作用组合,分析了主塔的结构抗震性能,为独塔斜拉桥的抗震设计提供参考。     

重庆马桑溪桥动力性能分析

利用ANSYS程序对重庆马桑溪长江大桥建模。在考虑了马桑溪桥重力及斜拉索初应力的情况下进行了模态分析,得到了其自振频率和振型特征。采用标准反应谱作为输入谱曲线,分别考虑了横向、竖向、纵向及其组合输入(纵向 竖向,横向 竖向),并按CQC方法进行振型组合,得到马桑溪桥的地震响应。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。     

大跨度钢桁架拱桥施工阶段抗震性能分析

文章对施工阶段钢桁架拱桥在罕遇地震作用下的响应进行了计算分析。以某铁路大跨度提篮式上承钢桁架拱桥为背景,采用有限元软件Midas/Civil,对施工阶段桥梁的自振特性进行分析,采用50年超越概率2%的罕遇地震波对结构进行时程分析,分析了结构在纵向为主、横向为主、竖向为主地震激励作用下的内力响应以及扣塔顶端、底端节点位移时程,综合评价施工阶段桥梁的抗震性能。结果表明:扣塔是地震作用下的危险构件;拱圈合龙能够部分改善桥梁抗震性能;主体结构材料在地震作用下未进入屈服,但结构位移超限。     

高烈度区大跨径斜拉桥纵桥向抗震体系研究

高烈度区的斜拉桥地震响应较大,要求主塔等重要结构保持在弹性范围内并要有效控制主梁位移,因此选择合理的纵桥向抗震体系就显得尤为重要。通过归纳并比较了现有的各种纵向抗震体系的设计理念,分析了各种纵向抗震体系的纵桥向传力机理,基于一座斜拉桥实例,比较了3种抗震体系的结构地震反应。详细的参数分析表明,采用纵桥向弹性约束体系,选取合理结构参数,可大幅减小主塔的地震内力和主梁地震位移。     

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。     

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。     

双座串联大跨度斜拉桥横向C型钢阻尼器减震优化

双座串联斜拉桥是大跨度斜拉桥设计实践中的一种创新,本文以洪鹤大桥为背景,研究了横向C型钢阻尼器对该类桥梁的减震效果。首先,基于Midas Civil建立全桥空间有限元模型,根据桥梁特点及场地条件选取合适的地震波,以横向+2/3竖向组合方式输入,采用非线性时程分析计算地震响应。随后,在除塔梁支座外的其余支座处布置横向C型钢阻尼器,选取关键部位的位移和内力为控制指标,对C型钢阻尼器的屈服力F_y进行参数分析,获得最优取值区间。最后,对比分析了有无C型钢阻尼器的桥梁横向地震响应。结果表明:C型钢阻尼器屈服力设计值最优区间为500～1500 kN;E2地震作用下,当F_y=1000 kN时,相比于无C型钢阻尼器时,梁端位移、交接墩、边墩墩梁相对位移响应峰值分别减少了27.4%,70.3%,41.2%,减震限位效果明显;且仅交接墩、辅助墩处内力有明显增加。     

环境温度场对铁路钢-混组合桥梁列车走行性的影响

由于钢-混组合桥梁导热系数存在显著差异,环境温度场对钢-混组合桥梁的结构行为影响较大。对于高海拔地区的钢-混组合桥梁,环境温度效应可能影响列车行驶安全与舒适性。文章以藏区某铁路双线简支钢箱-混凝土组合梁桥为研究对象,通过固-热耦合数值仿真分析研究其环境温度场以及温致效应,并基于车-桥耦合振动分析理论,进行温致效应下的钢-混组合桥梁列车走行性数值仿真分析。研究结果表明：温度效应引起的轨道竖向变形比轨道横向变形更大,两侧轨道的横向变形差异较竖向变形差异更大;温度效应对车辆运行的安全性、组合梁的动力性能影响不大,对车辆运行的平稳性有一定影响。     

单塔悬索—刚构—连续梁组合桥抗震性能分析

以乌鲁木齐市乌鲁木齐北一路桥为研究对象。根据该桥的结构特点,采用两阶段分析法的思路,建立了桥梁空间有限元分析模型,分析了该桥的动力性能;采用反应谱分析法、时程分析法计算了桥梁结构在设计反应谱、3条典型地震波作用下的地震响应,较为全面地分析了该桥的抗震性能。计算结果表明:该桥整体刚度较大,桥梁振动以顺桥向振动形式为主;2号主墩墩底截面受力最为不利,为全桥抗震设计的控制截面;塔柱在地震作用下塔底面外内力响应、塔顶面外位移响应较大,在设计时要引起足够重视。     

竖向地震作用对不同桥墩形式的连续刚构桥地震反应影响的数值模拟研究

以涪江三桥设计为工程背景,采用动态时程分析方法对三种不同桥墩形式的大跨度连续刚构桥进行了El-Centro地震输入波作用下的地震反应分析。采用两种不同的竖向地震工况进行数值模拟,并分别从主梁位移反应、主梁内力反应以及主墩位移、内力反应四个方面进行分析比较竖向地震作用对大跨度连续刚构桥地震反应的影响,结果表明,竖向地震作用对结构影响较大,抗震分析时不能忽视竖向地震作用。     

帆型混合塔斜拉桥非线性时程地震响应分析

帆形混合塔斜拉桥跨越能力强,造型美观,因此在市政桥梁中得到了广泛的应用。今利用Midas Civil 2017软件对一座主跨设置不对称的帆形混合塔型斜拉桥进行非线性时程分析,地震波选用1940年典型地震波E1 Centro,考虑拉索垂度对弹性模量的修正以及桩土相互作用。计算结果表明,竖向地震作用对于主塔横向位移D_Y位移影响较小,主要对于纵向位移DX有较大影响,考虑竖向地震作用下D_X位移约为不考虑竖向地震的2倍,竖向地震作用对于主梁纵向位移影响较大,两种工况下Mz和My均在不同时刻达到峰值点。因此在桥梁设计时需要对主梁纵向有一定限位措施,同时常规地震分析时应适当加强塔柱抗扭构造措施。     

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。     

波纹钢腹板连续刚构桥抗震性能研究

根据箱梁截面抗剪能力相等原则,建立了波纹钢腹板连续刚构桥和相应的混凝土腹板连续刚构桥有限元模型,对二者的动力特性和抗震性能进行了对比分析。结果表明:混凝土腹板刚构桥的竖向1阶频率、纵向1阶频率均高于波纹钢腹板刚构桥,横向1阶频率相差不大。无论在横桥向还是纵桥向,梁体质量的减小均使得梁体的地震作用减小。在横向地震作用下,波纹钢腹板刚构桥矮墩的内力、高墩墩顶剪力均小于混凝土腹板刚构桥,而高墩墩顶弯矩、墩底内力均大于后者;在纵向地震作用下,波纹钢腹板刚构桥矮墩及高墩墩顶内力均小于混凝土腹板刚构桥,而高墩墩底的内力大于后者,所以在设计中应对非规则桥型布置方案中的高墩引起足够重视。     

混凝土连续刚构桥主梁在温度梯度下结构效应研究

为研究温度梯度对混凝土连续刚构桥主梁应力和变形的影响,文章以某一跨径为(90+150+90)m的混凝土连续刚构桥为工程背景,通过建立该桥有限元模型,采用对比分析法,分别研究了只考虑竖向温度梯度与同时考虑竖向及横向的组合温度梯度在施工各关键阶段及运营阶段对刚构桥主梁的应力及变形的影响规律。研究结果表明:竖向温度梯度作用会使主梁截面应力及纵桥向与竖桥向位移发生显著变化;横向温度梯度作用主要对箱梁截面起受压作用,并且主要对主梁横向位移产生贡献;温度梯度作用在施工阶段对主梁造成的影响不亚于在成桥阶段对主梁的影响并且影响甚至会更大,在设计和施工阶段要合理考虑竖向及横向温度梯度作用。     

某3×30m钢板组合梁桥计算分析

钢板组合梁桥是一种新兴的钢-混组合结构桥梁,其结构形式为顶板为混凝土结构,下部为工字钢。在混凝土顶板发生徐变、收缩时,钢腹板可自由伸缩。文章以某30m工字钢五主梁组合梁桥为设计背景,介绍了钢板组合梁桥的构造特征以及优势,并且借助桥梁工程计算软件迈达斯对其进行数值建模,对该类桥梁的力学特性进行计算分析,结果表明,主梁的弯曲应力主要由混凝土顶板承受,而剪应力主要由工字钢腹板承受;模拟成桥后的受力状态,进行了顶板正应力验算,抗剪连接件的设计验算,以及竖向挠度验算。