基于一阶振型参与系数等效的减隔震桥梁地震反应简化分析方法

为了提高减隔震桥梁简化体系的精度,提出了基于一阶振型参与系数等效的简化方法,采用双自由度体系来模拟桥墩,保证简化前后桥墩结构的一阶振型质量、一阶振型刚度和一阶振型参与系数一致。为了说明该方法的合理性,分析了不同简化方法得到的减隔震桥梁前两阶动力特性,并采用非线性时程分析方法,对比了不同墩高下该方法与其他简化方法的响应误差。结果表明:相比其他简化方法,本文提出的简化方法前两阶动力特性与原结构更接近,且地震响应误差更小。     

规则型隔震房屋的自振特性和地震反应分析方法

根据规则型隔震房屋的刚度,质量和阻尼分布的特点,改进了阻尼比的简化计算表达式。此外,还归纳给出了自振周期,振型和地震反应计算公式,文中还将我们提出的隔震结构振型阻尼比公式与Kelly的相应公式进行了数值比较,两者的复杂程度虽几无差异,但本文的公式更为精确,文中提出的简化计算公式可以方便地在规则型房屋结构隔震设计中加以应用。     

梁式桥抗震分析中等效单自由度模型的适用范围

将单柱式桥墩等效为单自由度体系进行计算,是抗震分析中常用的简化分析方法.研究了该简化分析方法在桥墩弹性、塑性响应两阶段的适用范围.首先,推导了基本振型质量参与系数的简化计算公式,以桥墩基本振型质量参与系数为等效程度评价指标,评价桥墩质量分布、墩高对等效程度的影响.其次,在桥墩响应的塑性阶段,验证了振型质量参与系数作为评...     

考虑隔震支座转动及P-Δ效应的串联隔震结构响应研究

针对叠层橡胶隔震支座与地下室悬臂柱组成的串联隔震体系的P-Δ效应及叠层橡胶隔震支座转动问题,通过简化建立考虑P-Δ效应、叠层橡胶隔震支座转动及悬臂柱柱身变形的上部结构与独立悬臂柱串联隔震体系的力学模型,推导出考虑P-Δ效应及叠层橡胶隔震支座转动共同作用下的串联隔震体系的频率方程,然后通过数值的方法求解该串联隔震体系的频率与振型。根据Betti定律,推导出考虑P-Δ效应及叠层橡胶隔震支座转动的串联隔震体系的广义质量及广义荷载,然后通过振型叠加法求解串联隔震体系的地震响应。最后应用该地震响应求解方法对一实际工程进行仿真及参数分析。结果显示本文考虑P-Δ效应、叠层橡胶隔震支座转动及悬臂柱柱身变形的串联隔震体系动力响应求解方法能方便地计算悬臂柱的变形、柱顶转角以及结构的动力响应;悬臂柱水平名义刚度与隔震支座水平刚度之比较小时,悬臂柱与隔震支座组成的串联隔震体系的地震响应与隔震支座底部固结直接积分法得到的响应差别较大,随着悬臂柱刚度的增加,差别迅速减小,可根据刚度比确定独立悬臂柱的截面;在保证隔震效果的情况下,隔震支座竖向刚度应尽量加大,以减小隔震支座转角;当悬臂柱支撑的隔震结构隔震支座底部按固结计算时,P-Δ效应主要影响下部独立悬臂柱的响应,计算独立悬臂柱的响应需考虑P-Δ效应的影响。     

基于摩擦摆式减隔震支座的大跨径连续梁桥抗震性能研究

以某大跨径连续梁桥为工程背景,研究摩擦摆式减隔震支座对其抗震性能的影响。研究发现,摩擦摆式减隔震支座降低了桥梁的整体刚度,造成桥梁的自振频率明显降低;摩擦摆式减隔震支座会造成主梁位移的增大,但会大幅降低连续梁桥在原固定方向的桥墩弯矩,提高了连续梁桥的抗震性能;摩擦摆式减隔震支座成功实现了减隔震的基本要求,可以用于大跨径连续梁桥的抗震设计。     

考虑隔震支座竖向变形对基础隔震剪力墙结构的抗侧刚度影响研究

与普通抗震结构不同,由于隔震支座会发生竖向变形,基础隔震结构在地震作用下将会发生一定的刚体转动,进而影响上部结构的侧向刚度,而这种刚体转动在剪力墙结构中表现得尤为明显。采用ABAQUS有限元分析软件对基础隔震双肢剪力墙结构进行了非线性有限元数值模拟计算,建立30个有限元模型,通过改变隔震支座拉压刚度比值、墙体轴压比、高宽比,对比分析了隔震支座竖向变形引起的隔震层转动对双肢剪力墙隔震结构抗震性能的影响。结果表明:增大隔震支座拉压刚度比与轴压比、减小剪力墙高宽比可以减小隔震支座竖向变形引起的上部结构转动;由于上部结构转动的影响,隔震上部结构抗侧刚度明显低于相同条件抗震结构,在工程设计中应引起重视。     

橡胶支座隔震结构计算模型与分析方法

详述了橡胶隔震支座的力学性能,包括竖向刚度、水平刚度及等效阻尼比各种理论公式或实际工程简化计算公式,并对隔震支座恢复力模型进行了分析,重点叙述了橡胶支座隔震结构计算模型,最后提出了对橡胶隔震支座研究发展的看法。     

多层滑移隔震建筑结构的简化模型及其分析精度

多层滑移隔震结构可通过广义双自由度模型(单自由度或双自由度模型)进行简化计算分析。本文首先由振型分解 理论,探讨了滑移隔震结构双自由度简化模型分析参数质量比的取值,在此基础上,通过数值试验的方法,研究了在不同 地震波类型、地震波幅值、结构层数、上部结构固有周期、滑移摩擦系数和模型分析参数质量比影响因素下,广义双自由度 模型对多层滑移隔震结构最大滑移位移的计算精度和适应性。研究表明,上述各因素对模型的分析精度都有影响,其中上 部结构基本周期和模型分析参数质量比为两个较敏感因素。本文由此建议了一个优化分析参数双自由度模型,该模型可 分析上部结构固有周期小于1s结构的最大位移反应,其误差可控制在14％以内。     

一端弹性支座另一端非弹性支座空简支钢梁的振动简化计算方法

介绍了一端弹性支座另一端非弹性支座简支钢梁的振动简化计算方法.采用能量法,把梁上作用的多个集中质量简化为均布质量,把梁在均布静荷载作用下的变形曲线视为振型曲线,推导出了计算前3个振型的自振频率公式,采用振型分解法计算振动线位移和振动速度.通过工程实例,说明该方法不但计算简便,而且能较好地满足工程振动需要.     

平西府车辆段与综合基地(运用库)高位隔震设计分析

基于高位隔震结构的动力特性及影响高位隔震结构隔震效果的主要参数——频率比、质量比,介绍了地震波的选取及输入方式和高位隔震结构隔震层、隔震层以上结构、隔震层以下结构的抗震性能目标,以及振型分解反应谱法中隔震支座等效刚度的计算方法。采用ETABS软件对高位隔震结构进行计算分析,采用ETABS中Link单元模拟隔震支座,进行了非线性时程法及振型分解反应谱法分析,同时采用了PKPM等效剪切刚度的计算方法。经过分析,高位隔震结构隔震层以上结构可按降低一度进行设计,隔震层、隔震层以下结构能够达到预期抗震设防目标,并验证了PKPM简化计算方法的可行性。     

基底摇摆隔震桥墩振动台试验与数值模拟研究

为了研究不同构造形式的基底摇摆隔震桥墩在不同水准地震作用下的响应规律和抗震性能,提出了设置高阻尼橡胶垫块和线性弹簧的两种基底摇摆隔震桥墩模型。通过振动台试验和数值模拟,对两种摇摆隔震桥墩的地震响应规律和抗震性能进行了对比研究。结果表明:两种基底摇摆隔震桥墩在不同水准地震作用后,桥墩均没有出现严重的破坏,其破坏特征主要表现为限位钢板的弯曲变形和提离约束部件的移位,桥墩呈现出良好的抗震性能;两种基底摇摆隔震桥墩相对于传统桥墩能够显著降低墩顶加速度和墩底应变响应,但墩顶水平位移响应也会相应增加,在摇摆隔震桥墩的设计上,应将墩顶水平位移作为主要设计参数;提出了两种基底摇摆隔震桥墩改进的Winkler两弹簧数值计算模型,通过与振动台试验结果对比,证明了该模型能够较好地模拟两种基底摇摆隔震桥墩的摇摆行为及其地震响应规律。     

连续梁桥减、隔震体系的优化设计

本文根据连续梁桥减、隔震体系设计的特点,建立了桥梁减、隔震体系优化设计公式,实现了应用结构最优化设计理论设计桥梁减、隔震支座动力控制参数,使得桥梁墩、台所受到的地震水平力最小的同时满足小震作用下桥梁结构保持弹性;强震作用下减、隔震支座发生弹塑性变形耗散地震能量的减、隔震设计思想.通过编制的桥梁减、隔震体系优化设计程序,对连续梁桥减、隔震体系优化设计进行了算例分析,得出了一些有用的结论.     

地震下高墩刚构桥桥台-背土相互作用分析方法对比

针对重力式U型桥台-背土相互作用,结合现行抗震规范,提出了4种分析模型及其力学本构关系和计算式。采用非线性时程法对比研究了某在建高墩双薄壁连续刚构桥的桥台-背土相互作用效应。结果表明:只有弹簧模型可以求得与精细模型基本一致的高阶弹性模态;在纵桥向,滚轴模型和支座模型的结果都比精细模型小,弹簧模型相对精细模型的计算误差最小,关键内力误差不超过20%;在横桥向,支座模型的内力最接近精细模型,而弹簧模型和滚轴模型的结果都偏保守;桥台刚度对关键地震内力的影响幅度低于10%,而桥台有效参与质量的影响幅度也低于15%。综合考虑分析精度和计算成本,弹簧模型在抗震设计中更值得推荐。     

滑动摩擦支座隔震桥梁地震反应分析

多滑面摩擦隔震支座具有刚度和阻尼的自适应性,在基于性能的桥梁抗震设计中有广泛的应用前景。本文以某近海连续梁桥为工程背景,考虑海洋软土条件,应用p-y法模拟桩-土相互作用,通过单摩擦摆（FPS）串联组成多滑动面摩擦摆支座（MFPS）模型,并建立全桥有限元模型。采用反应谱法和快速非线性分析（FNA）两种方法,对设置单滑面摩擦摆支座和多滑面摩擦摆支座的两种不同支座的隔震桥梁体系进行地震响应分析。对比分析两种方法得到的两种隔震桥梁结构的支座滞回性能和墩底剪力等的地震响应规律。研究结果表明,两种支座均具有较好的隔震效果,采用MFPS支座的桥墩的地震响应比FPS支座有所减小,且具有较大位移能力。     

Seismic performance of new-type box steel bridge piers with embedded energy-dissipating shell plates under tri-directional seismic coupling action

Accurate numerical models are necessary to evaluate the seismic performance and load-bearing mechanism of new-type box steel bridge piers with embedded energy-dissipating shell plates under tri-directional seismic coupling action. Numerical simulations of seismic performance under six types of tri-directional seismic coupling action was conducted. The effects of this stress on the seismic performance of the new-type steel bridge piers was evaluated through analysis of damage mode, hysteresis curve, skeleton curve, stiffness and strength degradation characteristic, and energy-dissipating capacity. This study also compared the numerical analysis with experimental results in order to validate the accuracy of the proposed finite element model. Based on this model, the range of relevant parameters expanded and 88 numerical specimens were analysed for seismic performance, producing further information about the influence of thickness and curvature of the embedded shell plate, spacing of transverse stiffening ribs of the shell, axial compression ratio, and slenderness ratio. Results showed that tri-directional seismic coupling action significantly affects the specimen’s deformation capacity; the embedded shell plate effectively improves the piers’ load-carrying and deformation capacity; and the thickness of the embedded shell plate, width-to-thickness ratio of the wall plate, axial compression ratio, and slenderness ratio significantly affect the seismic performance of the new-type steel bridge piers. To promote the ease of seismic design of new-type box steel bridge piers, this study used theoretical analysis and numerical simulation to calculate equations for the minimum height of the energy-dissipating zone of the bottom embedded shell plate. Finally, formulas were also established to calculate the relevant stability bearing capacity and displacement ductility factor of the new-type steel bridge piers under tri-directional seismic coupling action in order to improve their seismic design.     

矮墩大跨连续梁体系桥纵向减隔震设计

以上海大治河桥为实例,分析了矮墩、大跨连续梁体系桥的结构动力特性与地震易损性一般规律。重点探讨了矮墩、大跨连续梁体系桥的纵向地震响应规律与合理抗震设计,并指出了该类桥梁不适宜按延性抗震进行设计。按结构纵向约束要求,提出了采用E型软钢阻尼器组的减隔震设计方案,并给出了具体的设计参数。从非减隔震设计与减隔震设计方案的结构抗震性能对比分析结果可以看出,减隔震设计体系可以有效缓解纵向固定墩支座、墩身以及基础地震惯性力大、构件能力匹配关系难以满足能力保护设计的特点,是矮墩、大跨连续梁体系桥纵向抗震体系的理想解决方案。     

大跨度斜拉桥多支承激励地震响应分析

提出了一种简化的基于单个模态振子振动特性的多支承激励反应谱法.用此方法对公铁两用芜湖长江大桥主航道斜拉桥,在多支承激励作用下的地震响应进行了研究,其结果与用A.Der Kiureghian的多支承激励反应谱法(MSRS)分析的结果符合较好,本方法可以节省大量计算工作量.逐项分析了行波效应、空间不相干效应和局部场地效应对斜拉桥地震响应的影响,说明了多支承激励地震响应分析,对大跨度斜拉桥的重要性.     

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。     

地震作用下横向碰撞对连续梁桥地震反应的影响

地震作用下,结构的碰撞问题被认为是影响结构地震反应和结构抗震性能的一个重要因素,碰撞是一种非常复杂的非线性问题,其影响因素很多.采用非线性时程地震反应分析方法,探讨了横向地震作用下梁体与抗震挡块间的碰撞对连续梁桥地震反应的影响,结果表明:梁体与抗震挡块间的碰撞不仅产生很大的撞击力.还会导致桥墩的地震需求增大,对结构抗震不利.通过参数分析表明接触单元刚度、初始间隙以及墩高等参数对碰撞效应有很大影响.     

简支梁桥横向地震反应研究

用有限元方法对简支梁桥的横向地震反应按全桥模型进行了计算分析,并与我国公路规范方法的结果进行了比较.讨论了桥长、主梁横向刚度、不同计算模型等因素对简支梁桥横向地震反应的影响.研究表明对于简支梁桥的横向抗震计算,应该采用全桥模型计算;我国现行公路及铁路抗震规范中的简化计算方法误差较大.