墩梁纵向碰撞对城市预制拼装桥梁纵向地震反应的影响研究

为了准确分析城市预制拼装桥梁纵向地震反应,以一典型3跨城市预制拼装桥梁为对象,分别建立了基于盆式橡胶支座及板式橡胶支座的全桥非线性动力计算模型,探讨了墩梁纵向碰撞对两种结构纵向地震反应的影响,并针对采用板式橡胶支座的桥梁,研究立柱高度、支座水平刚度对结构纵向地震反应的影响规律。研究结果表明:墩梁纵向碰撞会显著增加活动墩的纵向地震反应,对固定墩也有一定影响;相比盆式橡胶支座,采用板式橡胶支座能降低结构纵向地震反应和墩梁碰撞效应;为减小结构的纵向地震反应及墩梁碰撞效应,抗震设计时需合理确定立柱高度与支座水平刚度的取值。     

大跨长联预应力混凝土连续梁桥地震反应分析

近年来,全球地震频发,而桥梁作为生命线工程,一旦在地震中发生破坏,将会给人民的生命财产及抗震救灾造成巨大的影响.大跨度预应力混凝土连续梁桥是最广泛应用的桥型之一,对其抗震性能进行深入的研究分析,是确保其良好安全性的重要内容.本文以托克托准格尔黄河特大桥为例,进行了地震反应谱分析和时程分析,分析时,考虑桩-土-结构相互作用以及滑动支座摩擦力对桥梁地震反应的影响.研究结果表明:①桩-土-结构相互作用减小了制动墩的内力,增大了其位移.②滑动支座摩擦力减小了桥梁的纵向地震反应,但对桥梁横向地震反应没有影响.③行波效应减小了制动墩的纵向地震反应,增大了其它桥墩的纵向地震反应,但对桥梁横向地震反应没有影响.     

台后填土与主梁的相互作用对梁桥纵向地震反应的影响北大核心

为了研究台后填土对梁式桥纵向地震反应的影响,假设桥台背墙在地震作用下被破坏,以常见的刚构桥为背景,考虑台后填土对主梁的非线性约束建立了有限元模型。采用非线性时程方法分析了桥台与主梁之间的间隙比、填土性质对桥梁纵向地震响应的影响。结果表明,仅考虑桥墩作用会高估桥梁的地震反应,桥梁的地震反应受间隙比的影响大。     

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。     

台后填土与主梁的相互作用对梁桥纵向地震反应的影响

为了研究台后填土对梁式桥纵向地震反应的影响,假设桥台背墙在地震作用下被破坏,以常见的刚构桥为背景,考虑台后填土对主梁的非线性约束建立了有限元模型。采用非线性时程方法分析了桥台与主梁之间的间隙比、填土性质对桥梁纵向地震响应的影响。结果表明,仅考虑桥墩作用会高估桥梁的地震反应,桥梁的地震反应受间隙比的影响大。     

非规则梁桥纵向地震反应及碰撞效应

针对我国西部山区典型的非规则梁式桥梁 ,采用非线性时程地震反应分析方法 ,探讨了纵向地震作用下非规则梁桥相邻联的非同向振动特性和伸缩缝处的碰撞效应。结果表明 :当梁式桥相邻联周期相差较大时 ,纵向地震作用下 ,会导致伸缩缝处相邻梁体较大的相对位移和碰撞 ,碰撞导致低墩地震反应增大 ,对结构抗震不利。还提出了减小相邻联非同向振动和伸缩缝处碰撞效应的措施和方法     

高低跨厂房平扭耦联地震反应分析

本文分析研究了高低跨厂房在地震作用下的结构反应。阐明了高低跨厂房的地震反应是平动——扭转相耦联的地震反应,并指出研究这一地震反应时,必须考虑地震对厂房的纵向作用和屋盖系统的剪切变形。本文从这个观点出发,建立了高低跨厂房的平扭耦联地震反应运动方程,推导出相应的计算公式,同时,对此进行了分析、讨论。     

不同长度双层柱面网壳多点输入地震反应分析

以某长度为120m的双层柱面网壳工程为例,采用位移输入模型,对其进行多点输入和一致输入下的纵向地震反应分析,分别从纵向杆件、横向杆件和腹杆探讨该结构的地震响应规律,并通过改变模型长度研究了不同部位杆件的多点输入影响系数,得出仅考虑纵向地震作用时,对于文中算例当长度达到60m时应考虑多点地震输入进行设计的结论。     

地下结构纵向抗震动力可靠度分析

将沉埋隧道地震反应分析的数学模型应用于地下结构随机地震响应分析,阐述了采用动力分析方法求结构体系的脉冲响应函数的原理和方法,采用傅立叶变换原理和随机振动理论,建立了地下结构纵向随机地震响应统计特征的数学表达式。将结构随机地震响应看成是1个泊松过程,建立了采用首次超越破坏理论计算地下结构抗震可靠度的数学公式。以南京长江越江隧道初步设计方案(沉管段)为例,计算了其在高斯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。为地下结构整体随机地震反应分析及动力可靠度的研究提供了一种分析途径,为以可靠性理论为基础的地下结构抗震概率设计规范的制订奠定了理论基础。     

郑州市城中村砌体房屋抗震性能分析

通过对郑州市两个城中村砌体房屋的调查,确定砌体房屋的典型特征,建立了多层砌体房屋的有限元分析模型,对模型进行了模态分析。分析表明,由于房屋纵墙开洞较多削弱了房屋的纵向抗侧刚度,使得房屋纵向的基本周期较长;分别沿房屋的纵向和横向进行了多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下的弹塑性时程反应分析,表明城中村砌体房屋在地震中会产生不同程度的破坏,甚至倒塌,已严重不满足我国抗震规范的相关规定,将造成重大的人员伤亡和财产损失。     

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。     

地震行波输入下大跨度斜拉桥耗能减震措施

地震作用下漂浮体系斜拉桥的纵向位移较大,需采取抗震减震措施。以一座大跨度斜拉桥为实例,建立三维有限元模型,计算分析了地震行波输入下粘滞阻尼器对飘浮体系斜拉桥的减震效果。结果表明,地震行波效应会减小斜拉桥桥塔的地震反应而增大主梁的地震反应,粘滞阻尼器被动控制对斜拉桥位移的减震效果非常显著,且行波效应对其减震效果无明显不利影响。     

淮安大桥主桥的地震响应时程分析

淮安大桥是宿淮高速公路上的一座大跨度预应力混凝土斜拉桥,其宽度在目前国内同类型桥梁中位居第一.利用ANSYS软件建立了淮安大桥的三维有限元模型,并对其动力特性进行了分析.在此基础上,应用空间非线性时程分析方法,对淮安大桥在不同地震动输入方式下的地震响应进行了计算分析.研究结果表明,淮安大桥主桥关键截面的地震响应在设计允许的范围内,对大跨度预应力混凝土斜拉桥的地震响应分析并采取相应的控制措施具有一定的借鉴意义.     

Response of an isolated cable-stayed bridge under bi-directional seismic actions

This paper investigates the effectiveness and limitations of seismic isolation for the earthquake protection of a cable-stayed bridge under bi-directional seismic actions. A simplified lumped mass finite element model of the Quincy Bay-view Bridge at Illinois is developed for the investigation. The deck of the bridge is isolated from the towers by using elastomeric and sliding isolation systems. For the non-linear isolation systems, the interaction between the restoring forces in two orthogonal horizontal directions is duly considered in the response analysis. The seismic response of the bridge is obtained by solving the governing equations of motion in the incremental form using an iterative step-by-step method. A parametric study is also performed by varying important parameters of the isolation systems. The seismic response of the isolated cable-stayed bridge is compared with the corresponding response of the bridge without isolation systems. The results of the investigation indicate that the peak base shear response of the towers and deck accelerations are significantly reduced by the isolation. The displacement response of the hysteretic isolation systems is found to be increased when the bi-directional interaction of the bearing force is considered in the response analysis. Furthermore, it is also found that the response of the bridge is significantly affected by the variation in the parameters of the isolation systems.     

Influence of Stabilizing Cables on Seismic Response of a Multispan Cable-Stayed Bridge

Abstract:   A recent trend in the design of long-span bridges is multispan cable-stayed bridges with three or more towers. A critical problem of multispan cable-stayed bridges is the stabilization of the central tower(s), which has resulted in increasing application of stabilizing cables. The Ting Kau Bridge in Hong Kong is one of a few multispan cable-stayed bridges adopting stabilizing cables ever built. In this article, the dynamic properties of multispan cable-stayed bridges with stabilizing cables and the effect of stabilizing cables on bridge seismic response are studied by referring to the Ting Kau Bridge. Based on a validated 3D finite-element model, modal analysis is conducted which shows that the longitudinal stabilizing cables bring about a number of global modes with strong modal interaction among the deck, towers, and cables. The seismic response and internal force in the central tower are found to be much larger than those in the side towers. The longitudinal stabilizing cables are very effective in reducing the internal force in the central tower generated by longitudinal earthquake excitation, but insignificantly affect the seismic response in the bridge deck and side towers. As a whole, the stabilizing cables act favorably in the reduction of seismic response of the bridge.     

针形独塔斜拉桥的地震效应分析

嘉定惠平路桥主桥由于建筑景观要求很高,所以采用针形独塔斜拉桥方案。斜拉桥结构主梁和主墩固结,主塔塔底和主墩铰接,使结构在地震作用下的效应变得非常复杂。主桥结构的地震反应谱分析结果表明,边墩、过渡墩和辅助墩的支座布置形式不同对主墩的地震效应影响很大。通过不同的支座布置比选分析可以得到,边墩、过渡墩和辅助墩纵向采用速度锁定支座、横向采用抗震限位装置,主桥结构能够满足抗震要求。     

桥梁结构的动力反映谱分析

论述了桥梁抗震设计的必要性,对桥梁结构动力反映谱分析的原理进行了说明,以实际算例验证了运用Midas/Civil对斜拉桥进行动力反映谱分析设计的可行性.     

基于半桥试验的双塔斜拉桥纵向地震响应研究

克服振动台进行小比例大跨度斜拉桥模型试验的局限性,以一座主跨为680m的对称大跨双塔斜拉桥为原型,设计缩尺比为1∶40的混凝土斜拉桥的半桥模型。采用振动台试验方法,研究纵向一致地震激励下半桥模型替代对称双塔斜拉桥的可行性。首先,基于动力学基本理论,提出双塔斜拉桥简化为等效半桥模型的边界条件,并通过两种模型的动力特性对比验证所提出的等效边界的合理性。其次,设计纵向地震作用下对称边界的实现方式,开展不同结构体系的半桥模型在纵向地震作用下的振动台试验;并进一步对比探讨纵向黏滞阻尼器对斜拉桥地震响应的控制效果。研究结果表明：不同PGA的地震动纵向一致作用下,等效半桥模型与全桥模型的地震响应规律基本相同;黏滞阻尼器对半漂浮体系斜拉桥的梁端和塔 梁的位移响应的有较好的减震效果。     

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。     

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。