减隔震梁式桥抗震分析的单振型反应谱法修正方法

普通非隔震桥梁中,支座刚度大,主梁对下部结构有较大的约束作用,采用单振型反应谱法计算结构内力,精度较高。而减隔震桥梁中,支座等效刚度较小,上下部结构联系弱,振动分离,采用单振型反应谱法计算结构内力,误差较大。为了提高采用简化算法计算一般减隔震梁式桥结构内力的精度,根据此类桥梁前2阶振型的振动特性及作用效应,提出并研究基于单自由度模型的单振型反应谱法修正方法,并通过与具体算例的多模态反应谱法的计算结果进行对比分析,对单振型反应谱法修正方法在减隔震梁式桥抗震分析中的计算精度和适用范围进行研究。研究结果表明:对于一般减隔震梁式桥,采用单振型反应谱法计算时,基本周期、梁体位移、支座位移的计算精度较高,但墩底剪力、墩底弯矩的计算精度严重偏低;采用单振型反应谱法修正方法计算时,可大幅提高墩底剪力、墩底弯矩的计算精度。     

单振型反应谱法在减隔震梁式桥抗震分析中的计算误差研究

基于对单自由度模型抗震计算误差原因的分析,提出并研究基于单自由度模型的墩底剪力和墩底弯矩计算的修正方法。通过具体算例计算结果的对比分析,对单振型反应谱法在减隔震梁式桥抗震分析中的计算误差问题进行探讨和研究。研究结果表明:对减隔震梁式桥,采用单振型反应谱法计算时,主梁位移的计算精度较高,该方法能够满足工程设计要求;而支座位移、墩顶位移会被低估,墩底剪力、墩底弯矩则会被严重低估,此时该方法不能满足工程设计要求。     

高墩连续刚构桥双悬臂状态等效风荷载的简化计算

基于高墩连续刚构桥双悬臂状态的特点及横桥向一阶振型,考虑平均风荷载与结构脉动风荷载背景响应及共振响应,给出了方便工程应用的计算墩底横桥向弯矩和剪力等效风荷载及风载内力的简化计算方法。为验证简化计算方法的精度,分别采用抖振频域分析方法及简化计算方法对2个典型算例进行了分析,并与现行规范静阵风系数的结果进行比较。结果表明:简化计算方法具有较好的精度,适于工程应用;若忽略脉动风共振响应的影响,对高墩桥梁其结果将偏小较多;高墩桥梁的桥墩风荷载很大,其对墩底风载内力的影响甚至可能超过主梁,应引起足够重视。     

设置TMD的高墩大跨铁路钢桁梁桥减震分析

为研究设置TMD对高墩大跨铁路钢桁梁桥的减震效果,以一座2×98m的高墩(墩高86~92m)大跨铁路钢桁梁桥为研究对象,采用有限元软件MIDAS建立全桥空间动力计算模型,对仅在墩顶设置TMD、在墩顶和桥墩中部同时设置TMD两种工况下结构的地震反应进行分析。结果表明:TMD可作为高墩桥梁减小地震反应的有效措施之一;对于高墩桥梁,在墩身内部设置TMD装置不能仅对其1阶振型设计TMD,应考虑第2阶或更高阶振型的动力贡献,才能获得最优的减震效果;TMD对高墩墩顶位移以及墩底弯矩减震效果较明显,但对墩底剪力减震效果相对较差。     

近远场地震作用下自复位桥墩高阶振型效应研究

为了研究近、远场地震作用下高阶振型对自复位桥墩地震响应的影响,以大瑞铁路漾濞1号特大桥为工程背景,基于OpenSees软件建立该桥18号桥墩(高58 m,采用自复位桥墩)的地震反应分析模型,输入近、远场地震动,通过增量动力分析法分析墩身塑性铰的形成及发展规律,并通过模态分解法计算前3阶振型对墩身塑性铰弯矩和墩顶位移的影响。结果表明:自复位桥墩并未消除高阶振型的影响,近场地震作用对结构第2阶振型的效应更加显著;墩身塑性铰主要分布在结构中部区域,且由第2阶振型控制,墩底不出现塑性铰;墩顶水平位移主要由第1阶振型控制,且远场地震作用更显著。     

连续梁桥横桥向桥墩弯矩分布特点分析

确定连续梁桥横桥向桥墩弯矩分布特点,为基于位移的抗震设计提供基础。基于典型的连续梁桥横桥向,理论分析了桥墩弯矩分布机理,然后以墩顶与墩底的弯矩比值为桥墩弯矩分布指标,采用有限元方法,就墩高分布、桥台约束情况、主梁横向惯性矩、主梁扭矩和桥墩横向惯性矩5种因素对桥墩弯矩分布的影响进行了参数分析。上述因素对于桥墩的弯矩分布有不同程度的影响,增加桥墩横向惯性矩或同时减小主梁横向惯性矩和扭矩,可以有效减小墩顶与墩底的弯矩比值。     

薄壁桥墩地震反应谱分析

结合工程实例,应用有限元软件ANSYS,在分析薄壁桥墩自振特性的基础上,对其进行了地震反应谱分析.给出了计算原理、计算模型、计算过程和计算结果,探讨了薄壁桥墩自振特性的特点,通过对二维地震动输入下墩顶和墩底位移计算结果的分析,得出以下结论:在二维地震动输入下,对于薄壁桥墩其位移的基本特点是纵桥向水平位移最大,横桥向水平位移次之,而竖向位移最小;结构在二维地震作用下,是以水平位移为主,竖向位移很小.     

大跨高墩小半径刚构—连续组合梁桥地震响应分析

为研究大跨高墩小半径刚构-连续组合曲线梁桥的地震响应,以某(40+6×80+40)m的刚构-连续组合梁铁路特大桥为背景进行分析.采用ANSYS建立全桥有限元模型,计算桥梁动力特性,并采用反应谱法和时程分析法对桥梁在地震作用下的内力和位移进行分析.分析结果表明:增大桥墩刚度、采用墩梁固结方式能够提高刚构-连续组合曲线梁桥的整体性,有利于桥梁的抗震;从地震响应(位移、弯矩)综合考虑,对该类桥梁最不利的地震波激励角度为0°、90°(分别对应顺桥向、横桥向),增大横向刚度可减小桥梁结构的横向位移,增大墩底截面面积可减小桥梁结构在水平地震作用下的地震响应;总体上来说,在横桥向地震波激励下该类桥梁横向位移和面外弯矩最大,在顺桥向地震波激励下该类桥梁纵向位移和面内弯矩最大.     

双薄壁墩连续刚构桥地震反应影响参数分析

为探讨双薄壁墩几何参数对矮墩连续刚构桥地震反应的影响,以某(60+100+60)m连续刚构桥(墩高15m)为依托,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,采用反应谱法及非线性时程反应法,分析双薄壁墩壁厚和双肢中心距对该桥动力特性和地震反应的影响规律。结果表明:双薄壁墩的壁厚和双肢中心距对连续刚构桥的各阶振型基本没有影响;桥梁1~5阶自振频率随壁厚的增加逐渐增大,2~5阶自振频率随双肢中心距的增加逐渐增大;随着壁厚增大,桥墩控制截面内力显著增大,双肢中心距对桥墩内力影响较小;墩顶、墩底截面的塑性转角和墩顶纵向位移随壁厚的增加明显减小,双肢中心距对截面塑性转角和墩顶纵向位移的影响很小。     

多塔矮塔斜拉桥抗震结构体系研究

宁江松花江特大桥是一座位于地震烈度Ⅷ度区的多塔矮塔斜拉桥,对主桥的抗震结构体系进行详细研究,确定了一个主墩固结,其余桥墩设置滑动支座及横桥向弹塑性阻尼器的抗震结构体系,采用多振型反应谱法和非线性时程法对选定的抗震结构体系进行了两阶段抗震性能动力分析.     

某航道桥下部结构受船舶撞击后安全性能评估及修复

为评估航道桥下部结构的船撞安全性,以遭受船撞的某内河航道桥为研究对象,采用有限元方法和相关规范计算受撞击的5号桥墩自身水平抗力、船撞力、墩顶位移,并从墩顶位移和桥墩抗力两方面对受撞桥墩的安全性进行评估。结果表明:5号桥墩的横桥向和顺桥向抗力均由桩基强度控制,分别为2528 kN和1142 kN;事故船撞击工况下,墩顶最大横桥向和顺桥向位移分别为7.6 mm、13.4 mm,满足位移限值要求;沿横桥向和顺桥向的船撞安全系数分别为1.67和0.94,顺桥向的自身抗力不足以抵抗瞬时船撞力,导致桥墩桩基础受损,建议采用增大截面法对受损桩基础进行加固补强,并设置独立防撞墩以保障桥梁结构安全。基于分析过程,总结了桥梁下部结构船撞安全评估的一般流程。     

部分充填钢管混凝土桥墩振动台试验

为了完善部分充填圆形钢管混凝土桥墩的抗震设计理论及其工程应用，对2座采用此类桥墩的两跨高架桥缩尺模型（相似比为1：6.7）进行了强地震动输入下的破坏性振动台试验，研究无偏心部分充填圆形钢管混凝土桥墩和有偏心部分充填圆形钢管混凝土桥墩的破坏机理和地震响应。研究发现无偏心桥墩在墩底附近产生了均匀的钢管局部屈曲变形和明显的水平裂缝，而有偏心桥墩并没有产生水平裂缝，所以无偏心桥墩的纵桥向墩顶位移远大于有偏心桥墩。同时，受横桥向恒载偏心的影响，有偏心桥墩的墩顶横桥向位移和墩底局部屈曲变形主要集中在靠近中轴线的一侧，塑性发展区域也大于无偏心桥墩，这使得其墩顶横桥向最大位移大于无偏心桥墩。不过，由于有偏心桥墩并未发生开裂，所以其横桥向残余位移与无偏心桥墩相差不大，均在3 cm左右，验证了有偏心部分充填圆形钢管混凝土桥墩若经过合理的截面设计，其抗震性能也能满足既定的要求。此外，恒载偏心使得有偏心桥墩在横桥向两侧所耗散的能量不相等，可能会导致其横桥向两侧的累积塑性变形存在差异，不利于其优越的抗震性能和耗能能力的充分发挥。因此在设计有偏心部分充填圆形钢管混凝土桥墩时，需要合理选取混凝土充填高度和径厚比等结构参数，减少恒载偏心对其抗震性能的不利影响。     

铅芯橡胶支座在高烈度山区简支梁桥中的减隔震研究

高烈度山区简支梁桥的减隔震设计不可忽视。采用铅芯橡胶支座作为减隔震支座,主要研究了该减隔震支座对桥梁结构的周期、墩顶与主梁之间的位移差、墩底以及墩顶的剪力和弯矩的影响。得出的结论是：铅芯橡胶支座可以延长桥梁结构的周期,降低结构的刚度;同时可以大大减小桥墩墩顶、墩底的弯矩和剪力值,但墩顶与主梁的位移差会增大。     

考虑地铁影响的桥梁结构地震反应研究

随着我国城市建设的快速发展，城市核心区域用地日益紧张，因而轨道交通、市政交通、建筑工程等呈现出立体式、一体化发展趋势。基于此，以某城市主干路高架桥及桥下顺桥向布置地铁车站为研究对象，运用有限元软件建立站桥一体计算模型及单桥计算模型，通过数值模拟分析结构的动力特性差异。研究表明，在站桥一体结构采用整体连接时，忽略地铁结构及土体，将显著低估桥梁结构地震反应，会得到不安全的抗震评估结果；考虑地铁车站后，顺桥向地震作用下的墩底位移增大，使得墩底剪力、弯矩与梁端位移增大，此外，地铁结构纵向变形还对梁端位移变化具有放大作用；地铁车站横向有土弹簧嵌固作用，整体变形小，在横桥向地震作用下墩底剪力、弯矩与梁端位移增大比值较少，同时，因地铁结构横向变形较小，对梁端位移变化的影响较小。     

薄壁桥墩地震时程分析

结合工程实例,应用有限元软件ANSYS建立薄壁墩的有限元模型,对结构进行地震时程分析。通过桥墩最大位移差异以确定竖向地震力对结构整体位移的影响。给出了计算原理、计算模型、计算过程和计算结果。分析结果表明,桥墩的横桥向和竖向最大位移均无较大变化,只有纵桥向水平位移明显增大。     

风浪荷载共同作用下大跨度刚构桥动力响应规律研究

风浪作用在结构上会对结构产生动力作用,从而影响到结构的内力及响应。为研究风浪作用下大跨度连续刚构桥的动力响应规律,利用通用有限元软件ANSYS建立了刚构桥的有限元模型,并以经典理论为基础,在风浪耦合关系的基础上建立了风场和波浪场的数值模型,此数值模型在抖振力响应的基础上考虑了波浪对风场的影响。对大跨度刚构桥在风浪荷载共同作用下的动力响应结果进行了分析。研究结果发现:对比风荷载、波浪荷载单独作用及风浪荷载共同作用下桥梁不同位置的横向位移响应结果,墩顶位移相对增幅要大于跨中位移相对增幅,波浪荷载作用对桥梁横向位移响应的影响从桥墩到跨中依次减小;对比风荷载、波浪荷载及风浪荷载共同作用下桥梁墩底剪力及墩底弯矩响应结果,波浪荷载作用对墩底横向剪力、墩底纵向剪力、墩底绕横桥向弯矩和绕纵桥向弯矩均有明显影响,波浪荷载作用对墩底剪力的影响很大,对墩底弯矩的影响较大;风浪荷载共同作用并不是风荷载、波浪荷载单独作用下响应的简单叠加,波浪形成时会对风场产生影响,除了随机湍流风速以外,波浪会引起与波浪同步的上方气流速度变化,在风浪场中的风速模拟时,需要考虑波浪对上部气流的影响,因此对横向位移响应影响较大的主要作用为风荷载作用,但并不意味着可以忽略波浪荷载的作用。     

独斜塔斜拉桥抗震的功率谱法与反应谱法分析

以厦门马新特大桥主桥为工程背景,建立塔、梁、墩固结体系独塔混合梁斜拉桥的三维空间有限元模型,对其结构动力特性和地震响应进行了计算分析。采用反应谱法和随机振动的功率谱法分别计算了E1地震作用下,结构的位移响应和内力响应,考虑了顺桥向＋竖向和横桥向＋竖向两种工况。分析表明,两种分析方法的计算结果基本一致,功率谱的计算结果较反应谱的略大。     

高墩连续刚构桥不同影响因素的地震响应分析

以某连续刚构桥为背景,建立了考虑主梁-桥墩-桩基-土层的有限元模型,分析了地震荷载作用下桥墩高度、桥墩截面、双肢薄壁墩间距等影响因素对桥梁典型截面内力及变形的影响。结果表明:在桥墩高度为60~65 m范围内,中墩顺桥向剪力基本稳定,不再随桥墩高度的增加而递减;桥墩高度的增加增大了梁体脱落的风险,桥墩高度为100 m时梁体中跨跨中截面顺桥向与横桥向位移达到139.1,97.5 mm;从抗震角度分析,圆形截面桥墩对位移影响较大,空心矩形桥墩截面与实心矩形桥墩截面形式对墩顶内力的影响不大,故空心墩较节约材料;对于文中连续刚构桥,合理的双肢薄壁墩间距能有效降低墩顶受力与梁体位移,能有效提高地震作用下的安全系数。     

基于反应谱法的高墩连续刚构桥地震响应特性分析

以某连续刚构桥为研究对象,借助大型有限元程序,建立了考虑主梁-桥墩、主梁-桥墩-桩基以及主梁-桥墩-桩基-土层的3种不同有限元模型;基于反应谱法,对高墩连续刚构桥的地震响应进行了相应研究。结果表明:考虑主梁-桥墩的有限元模型的自振频率明显高于考虑主梁-桥墩-桩基-土层的;横向地震加速度对连续刚构桥梁体弯矩影响较大,设计时应予以充分考虑;顺桥向地震加速度对梁体轴力影响较小,而横桥向地震加速度对轴力影响相对较大;横桥向地震加速度对梁体剪力影响程度大于顺桥向地震加速度的影响程度,且对梁体横向位移影响较大,但对顺桥向位移影响较小。     

双层连续梁桥抗震分析

根据JTG/T B02-01-2008《公路桥梁抗震设计细则》中两水平设防、两阶段设计的要求,采用反应谱法和弹塑性时程分析方法对双层连续梁桥地震行为进行分析。以大连市星海湾跨海大桥东引桥为例,采用Midas/Civil软件建立模型,分别验算了E1地震作用下的结构强度和E2地震作用下的结构延性。计算结果表明:桥墩在E1地震作用下,结构强度满足要求;E2地震作用下,横桥向墩底和墩顶未发生屈服,而顺桥向墩底发生屈服且墩底塑性转角满足要求。结果表明:该结构满足细则"小震不坏、大震不倒"的设防要求。