基于行波效应的顺桥向非一致激励刚构桥位移响应分析

地震发生时,高墩大跨连续刚构桥各支承点所受激励不同,动力响应特性较一致激励情况有较大差别。以812m高墩大跨连续刚构桥为例,推导非一致激励下的结构运动方程,运用Midas Civil软件建立数值模拟进行分析,选取模型实测记录的地震波时程数据,考虑行波效应的非一致激励地震动输入。研究成果表明:一致激励和考虑行波效应的顺桥向非一致激励响应效果差别较大,刚构桥各关键节点处的顺桥向位移响应与视波速具有显著相关性;无论波速大小,相对位移峰值明显大于位移峰值差,采用位移峰值差表征不同节点间最大相对位移会低估不同节点间相对位移响应。     

大跨斜拉桥非一致激励地震响应研究

以海南某拟建斜拉桥为例,计算了该桥的动力特性,分析了该结构在一致输入地震激励和非一致输入地震激励下的非线性地震响应。计算结果表明:与一致输入地震激励下的结构响应相比,在非一致输入地震激励下桥梁结构最大响应值均有不同程度的增大。考虑纵向行波效应时,结构的纵向位移以及关键部位的内力响应值增大,这些响应值将随着地震波波速的提高而减小,并逐步接近一致输入地震激励下的响应值。     

行波激励下大跨度桥梁考虑SSI效应的地震响应分析

为了研究行波效应和SSI效应对大跨度钢筋混凝土刚构—连续梁组合桥非线性地震响应的影响规律,选取ElCentro地震波、唐山地震北京波,分析了某六跨钢筋混凝土刚构—连续梁组合桥在一致激励和行波激励下的非线性地震响应,研究了行波效应和SSI效应对该刚构—连续梁组合桥地震响应的影响规律。结果表明,行波效应增大了箱梁的受力,箱梁应力峰值随视波速增大单调递减;行波效应使墩梁固结桥墩的受力和变形呈非单调变化规律,地震响应峰值随视波速增大而先减小后增加;SSI效应增大了桥梁结构地震响应,其峰值随剪切波速增大单调递减;同时考虑行波效应和SSI效应,地震响应峰值随视波速变化曲线的拐点位置和切线斜率均发生改变,其地震响应幅值不是两种效应影响下的简单叠加;行波效应和SSI效应对桥梁地震响应的影响程度随地震波和墩梁约束条件的不同而有所差异。     

大跨度空间结构抗震分析的非平稳随机振动时域显式法

大跨度空间结构自振频率高度密集,振型耦联作用明显,采用传统振型分解反应谱法计算结构地震响应时,存在振型组合数量大、组合方式不尽合理等问题。采用真正意义的随机振动方法计算大型复杂结构地震响应的需求越来越迫切。时域显式法基于动力响应显式表达式进行随机振动分析,具有良好的计算精度和计算效率,为大型复杂结构的随机振动分析提供了一条有效途径。以时域显式法为基础,在通用有限元软件平台上实现了大跨度空间结构在非平稳地震作用下的随机响应分析。以广州亚运会自行车馆抗震分析为工程应用实例,验证了时域显式法在大跨度空间结构抗震分析中的高效性;同时,计算结果还表明,相对于时域显式法的结果,传统反应谱法的计算结果偏于保守。     

基于振型叠加法的顺层边坡非平稳随机地震响应及动力可靠度分析

为研究非平稳随机地震激励下顺层岩质边坡的动力可靠性问题,采用振型叠加法和虚拟激励法,建立含多层软弱结构面的顺层岩质边坡非平稳随机地震响应的快速算法,根据响应结果,采用首次穿越破坏准则,进一步推导出非平稳地震下顺层岩质边坡动力可靠度计算的解析表达式.在此基础上,通过MATLAB软件平台编写相应的程序以实现计算数据和结果图...     

考虑地震非平稳性的隧道纵向抗震可靠度分析

考虑地震运动的非平稳性,将沉埋隧道地震反应分析的数学模型应用于隧道纵向随机地震响应及其抗震动力可靠度分析。从有限元动力分析的基本原理出发,利用脉冲响应函数和傅立叶变换原理,结合随机振动理论,研究了将地震荷载作为非平稳随机过程时隧道纵向随机地震响应及其抗震动力可靠度分析方法,建立了地下结构随机地震响应数字特征及其抗震动力可靠度的计算表达式。以南京长江越江隧道初步设计方案(沉管段)为例,计算了其在非平稳随机过程地震动作用下的动力反应均方根值和纵向抗震动力可靠度,并研究了管段接头的抗震可靠度。     

行波激励下圆柱面巨型网格结构的地震响应分析

考虑到大跨空间结构中的空间相关性影响,采用动力时程分析方法研究了一维及多维罕遇地震作用下行波激励对圆柱面巨型网格结构的地震响应影响。首先通过输入水平横波和纵波,考察行波激励时结构弹塑性位移和应力大小、应力范围、以及屈服杆件随时间的分布和发展,然后研究了不同维数地震作用下和不同跨度下结构的行波效应,结果表明,行波激励对结构响应的影响与一致激励下有较大差异,且不同地震作用下和不同跨度下的差异有所不同,说明对大跨度空间结构需要考虑不同地震作用下的行波激励影响。     

高层建筑地震作用计算的时域显式随机模拟法

目前我国GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》中所推荐的振型分解反应谱法和时程分析法尚无法完全反映地震动随机性对建筑结构的影响,采用真正意义的随机振动方法计算复杂高层建筑地震响应的需求越来越迫切。结合新修订的广东省标准DBJ 15-92—2013《高层建筑混凝土结构技术规程》,全面介绍了结构地震作用计算时域显式随机模拟法的计算原理和实现方法,内容包括:1)通过迭代计算直接获得与现行规范反应谱完全等效的地震动加速度功率谱;2)给出基于精细积分和Newmark-β积分格式的结构地震响应显式表达式的构建方法;3)结合地震动随机过程的数值模拟,统计分析得到结构平均峰值响应。以广州西塔等4栋超高层和高层建筑为工程应用实例,显示了时域显式随机模拟法在高层结构抗震分析中的高效性和实用性。计算结果表明,时域显式随机模拟法和传统振型分解反应谱法的计算结果存在一定差异,最大差异可超过25%,反应谱法的内力计算结果普遍偏小。     

多点激励下大跨度连续刚构桥地震响应振动台阵试验研究

目前对于大跨度桥梁在多维多点激励下的地震响应尚缺乏试验研究。以一高墩大跨度钢筋混凝土连续刚构桥工程为对象,按1/10比例设计和制作一座三跨刚构桥模型,并通过地震模拟振动台阵试验,研究一致激励、行波激励和局部场地效应等对刚构桥地震响应的影响。研究表明:刚构桥对地震动的频谱特性十分敏感,地震响应差异较大;行波效应增大桥墩变形和墩底应变,其影响程度随视波速和墩梁约束的不同而有差异,且桥墩墩底较墩梁固结处对行波效应更为敏感;局部场地效应增大桥墩变形和墩底应变,且其对中墩和边墩以及墩底和墩梁固结处的影响有所不同;同时考虑行波效应和局部场地效应,桥墩的动力响应较一致激励以及单独考虑行波效应和局部场地效应时有所增大。因此,在长大桥梁地震响应精细化分析中必须考虑地震动空间效应。     

基于行波效应的门型塔斜拉桥地震响应分析

为探讨行波效应对桥梁地震响应特征的影响,以(120+258+120)m门型塔预应力混凝土斜拉桥为研究对象,建立了三维有限元分析模型。采用相对运动法输入非一致地震动,对该桥进行了行波效应分析。分析结果表明：地震行波效应对门型塔斜拉桥的中塔柱、边塔柱内力均有不同程度影响。视波速越小,行波效应越明显。随着视波速逐渐增大,主塔内力趋近于一致激励。塔顶截面受行波效应影响最大,塔底截面次之,下横梁处主塔截面所受影响最小。在地震行波效应影响下,主塔横桥向位移较顺桥向位移变化幅值更大。     

多点激励下桩-土-斜拉桥全模型振动台试验研究

大跨斜拉桥的自振频率和阻尼低以及空间尺度大,其地震响应受桩基础、场地土特性和地震动空间效应的影响较大。然而,由于试验条件和技术所限,目前尚缺乏相关的全模型振动台试验研究。以一座试设计主跨1400m超大跨斜拉桥为原型,设计和制作了一座几何相似比为1/70且包括上部结构、桩基础和场地土等在内的试验模型,通过振动台试验研究了多点激励对桩-土-斜拉桥全模型地震响应的影响及其规律。试验结果表明：纵向多点激励使一侧主塔的纵向位移、一侧主塔和桥墩的纵向桩-土-结构相互作用效果以及主跨一侧竖向位移增大,而另一侧减小;横向多点激励使一侧主塔的横向位移和一侧桥墩的横向桩-土-结构相互作用效果增大,另一侧减小,但使两侧主塔的横向桩-土-结构相互作用效果和主跨两侧横向位移响应均增大;桩-土-结构相互作用对斜拉桥的加速度响应产生不利影响。基于上述结果,大跨斜拉桥的抗震设计或性能评估应考虑多点激励和桩-土-结构相互作用的影响。     

应用MRF-04K阻尼器的大跨连续刚构桥地震反应的半主动控制

应用最近设计制作的MRF-0 4K型磁流变(MR)阻尼器对大跨连续刚构桥的地震反应实施半主动控制。首先建立了多支承不同步地震激励下大跨连续刚构桥的运动方程,并基于瞬时最优控制算法建立了大跨连续刚构桥地震反应控制的计算方法,数值仿真分析了某四跨预应力混凝土连续刚构桥在不同控制策略下地震反应的控制效果,结果表明当在该连续刚构桥的两端各安装5 0个MRF-0 4K阻尼器,中墩墩顶水平位移降低7 0.4%,中跨跨中竖向位移降低7 7.7%,边跨跨中竖向位移降低6 6.0%。最后得出结论:应用MRF-0 4K阻尼器能使多支承不同步地震激励下大跨连续刚构桥的地震反应得到有效的控制,主动控制效果明显地高于被动控制效果,且半主动控制能取得理想的控制效果,即使地震发生时半主动控制系统失效,同样可以取得理想的控制效果,从而为MRF-0 4K阻尼器的工程应用提供了理论依据。     

行波激励下MR阻尼器对桥梁地震反应控制效果的研究

本文应用磁流变(MR)阻尼器对桥梁结构在行波激励下的地震反应进行控制。采用子空间模态分析法建立了适合多点不同步地震激励下桥梁振动控制分析的瞬时最优控制算法。以连续刚构桥和大跨度斜拉桥两个具体工程为例,数值仿真分析了行波激励下桥梁地震反应在多种MR控制策略下的控制效果,为MR阻尼器的工程应用提供了理论依据。     

桩–土–斜拉桥动力相互作用体系振动反应特性试验研究

大跨斜拉桥结构自振频率和阻尼较低,其地震响应可能受桩基础和场地土特性的影响较大,然而目前为止,由于试验条件和技术所限,尚缺乏相关的包括桩基础、场地土和上部结构在内的全模型振动台试验研究。以一座试设计的主跨1400 m超大跨斜拉桥为原型,设计并完成了一座几何相似比为1/70,且包括群桩、人工土和上部结构在内的试验模型,采用多点振动台试验技术,研究了不同加速度峰值和不同频率成分地震作用下桩–土–斜拉桥动力相互作用体系的振动反应特性。试验结果表明:桩–土–结构相互作用对斜拉桥地震响应产生影响,其影响程度与地震输入频谱特性密切相关;在纵向一致激励下,桩–土–结构相互作用受地震动加速度峰值的影响不明显,在横向一致激励下,桩–土–结构相互作用随地震动加速度峰值的增大而减小;主塔高阶振型对其地震响应的贡献明显;地震输入频谱特性影响桩–土–斜拉桥动力相互作用体系的地震响应,特别是在具有丰富长周期成分的Mexico City波作用下主梁竖向地震响应显著增大。     

汶川地震动衰减特性及其大跨高墩连续刚构桥的地震响应规律

为分析不同断层距下,汶川地震动对大跨高墩连续刚构桥的作用效应演变规律,收集了全国129个汶川主震地震台站记录。从工程地震学角度,分析了汶川地震动记录强度指标的衰减特性,总结了PGA、PGV和反应谱的衰减规律。以庙子坪大桥主桥为工程背景,构建了两类不同墩高形式的大跨连续刚构桥梁样本组,对两类桥梁自振周期的代表值进行了对比讨论和分析|基于反应谱分析,拟合得到两类桥梁响应谱随断层距变化的峰值响应曲面,讨论了不同断层距,大跨高墩连续刚构桥的响应特点。研究表明,不同断层距的大跨高墩连续刚构桥梁的地震响应具有明显差异,近断层地震响应明显强烈。研究成果可为大跨高墩连续刚构桥的桥墩布置形式和桥址选择提供借鉴和参考。     

不同激励下大跨度CFST拱桥地震反应时程分析

以茅草街大桥为研究对象,基于ANSYS软件建立了该大跨度中承式钢管混凝土（CFST）系杆拱桥的三维有限元模型,并对其进行了自振特性分析,获得了结构的自振频率和振型。以此为基础,结合以Fortran Power Station4．0为平台编制的计算程序对茅草街大桥的地震反应进行了空间非线性时程分析,计算了一致、行波和多点输入下该桥的地震反应,分析比较了不同激励方式对于大跨度CFST拱桥地震反应的影响。结果表明,行波输入对该桥地震反应最为不利,使得结构关键截面内力显著增加;多点输入对结构地震反应的影响比较复杂,使有些构件内力反应增加,有些减小,但增加和减小的幅度不大。     

新型斜拉桥与摩天轮组合结构在地震多点激励作用下的响应分析

地震地面运动的空间变化效应(特别是行波效应)对大跨度结构的响应有很大影响。本文以天津慈海桥为工程背景建立了新型斜拉桥和摩天轮组合结构的动力分析模型,利用通用分析软件ANSYS对慈海桥行波效应进行了分析与讨论,研究比较了是否考虑行波效应以及不同相位差条件下行波效应的结构位移和内力响应,得到了慈海桥独特的地震反应特性。研究结果表明:与一致地震激励相比,地震动的空间变化特性可以使慈海桥的地震响应发生较大改变。     

张力腿基础刚度对大跨浮式悬索桥风-浪动力响应的影响

采用张力腿基础的大跨度浮式桥梁是一种新型跨海桥梁体系,由于张力腿结构横向刚度弱,风-浪作用下结构响应受基础设计的影响大。该文构建了浮式桥梁风-浪荷载计算及结构运动响应有限元分析方法,以某采用张力腿基础的浮式悬索桥为对象,分析了张力腿基础淹没深度、张力腿拉索倾角等设计参数对张力腿基础横、竖向刚度以及风-浪作用下浮桥动力响应的影响。结果表明,风荷载对浮桥主梁的动力响应起主导性作用;通过增加张力腿基础的淹没深度增大结构的竖向刚度,能直接有效地减少大跨浮桥的动力响应;调整张力腿拉索倾角为75°～80°时可以有效降低结构的横、竖向运动响应,过小的倾角虽然可以提供较大的横向刚度,但会增大主梁的运动响应。因此,张力腿基础刚度是大跨浮式桥梁结构动力响应的控制性因素,应对基础设计参数开展重点研究。     

多点激励下高墩大跨桥梁抗震性能分析

基于OpenSEES平台,建立高墩大跨桥梁的弹塑性结构模型,对比分析在一致地震激励及行波输入下桥梁结构的地震反应特性,并对行波输入下高墩桥梁的破坏过程进行详细研究。分析结果表明,地震波频谱特性及地震动输入方式对桥墩的出铰位置和破坏顺序有较大影响;高墩的破坏主要表现为弯曲破坏,单墩墩顶截面出铰或达到极限状态往往先于墩底截面,设计时应引起重视。     

铁路桥梁铅芯橡胶支座桥梁减隔震应用研究

给出了铅芯橡胶支座滞回特性的等效线性模型以及支座设计参数的计算方法和取值范围,建立了隔震多跨简支梁桥体系的全桥模型,通过改变地震激励、地震动强度和车速等参数,对隔震桥梁在不同激励下的响应规律和特点进行了系统的研究,分析了隔震效果。