大跨度斜拉桥多维多点随机地震激励响应分析

为研究大跨度斜拉桥地震激励下的平稳随机响应规律,以某大跨度斜拉桥为例,用ANSYS软件建立了三维有限元分析模型.考虑地震动的多维性、行波效应、部分相干效应及局部场地效应对主梁及主塔位移和内力随机响应的影响,用该模型分析了大跨度斜拉桥在多维多点地震激励下的响应.研究结果表明:相对于一致激励,大跨度斜拉桥在多维多点激励下的结构响应显著增大,主梁的纵向位移增大了约2.3倍,①号塔顶的纵向位移和塔底横向弯矩分别增大了约2.2和2.3倍;仅考虑一致地震激励不能保证大跨度斜拉桥的结构安全;考虑行波效应时斜拉桥的地震响应减小,相干效应较小可忽略,软场地条件下结构的地震响应更大.      

随机地震激励下高墩桥梁碰撞可靠度分析

为了研究不同地震动强度作用下高墩桥梁的碰撞可靠度的不同,在频域范围内提出了一种以虚拟激励法为基础的动力可靠度计算方法,依托某高墩大跨度桥梁为工程背景,分析了高墩桥梁在不同地震强度下的碰撞可靠度.选择反应谱的水平加速度作为地震强度衡量指标,且将不同强度指标的反应谱转化为相应的功率谱;利用虚拟激励法求解随机振动方程,得到结构响应的均值与均方差值,再基于Davenport理论获得结构峰值响应的期望和标准差;根据首次超越理论计算梁体碰撞可靠度.研究表明:地震动加速度小于0.22g时,梁体之间不发生碰撞,动力可靠度为1.0;加速度大于0.22g时,梁体碰撞动力可靠度下降明显,即在强震作用下,梁体发生碰撞.      

地震下城市高架桥横向偏心碰撞响应与防撞效果分析

为适应材料因温度等因素的变化而产生的横向伸缩变形及其对结构的影响,通常梁体与挡块之间会留有一定间隙。针对城市高架桥中梁体与挡块在强震作用下的横向碰撞现象,建立了考虑上部结构与挡块间偏心距和支座非线性的横桥向单墩碰撞模型。采用非线性地震反应时程分析方法,研究了初始间隙及其大小对桥梁结构横向地震反应的影响,并评估了设置橡胶缓冲垫后的防撞效果。研究结果表明：城市高架简支梁桥横向间隙处的偏心碰撞放大了桥墩的地震需求,通过在挡块内侧安装橡胶缓冲垫,可以大幅减小间隙处的碰撞力,将有效改善桥梁结构的横向抗震性能。     

考虑碰撞效应的钢筋混凝土桥梁地震响应分析

在强震作用下桥梁结构往往由于过大位移而在梁体之间以及梁体和桥台之间发生碰撞。同时,钢筋混凝土桥墩可能进入了塑性范围。以一座两联多跨钢筋混凝土连续梁为例,分别建立考虑碰撞和不考虑碰撞有限元模型,同时考虑墩柱的非线性效应,并输入常用地震波进行非线性时程分析。研究结果表明,考虑碰撞效应以后,两联的主梁之间会产生巨大的碰撞力,从而相邻联间的相对位移有所增加,然而,墩底的弯矩和剪力却变化不大;同时考虑了桥墩的非线性效应以后,上部结构主梁间的相对位移有进一步的增加,因此,建议在钢筋混凝土桥梁的抗震设计中有必要同时考虑主梁碰撞效应和墩柱非线性效应。     

高烈度区人行桥阻尼器参数分析

采用MIDAS建立一座高烈度区人行桥的有限元计算模型,分析其动力特性,并采用非线性时程分析法对比了不同阻尼器参数下(阻尼系数C和速度指数α)的地震响应。分析结果表明:设置粘滞阻尼器后,可有效降低结构关键部位在地震作用下的相对位移,避免了相邻构件之间可能发生的碰撞。     

地震作用下列车-桥梁空间耦合系统动力响应分析

为了探究地震对高速列车和桥梁的影响,建立车辆-桥梁空间耦合系统模型。将规格化的地震波作为激励,同时考虑轨道随机不平顺的影响。采用新型显式积分法求解系统方程。分析不同烈度地震作用下车桥耦合系统的动力响应。数值结果表明,地震烈度在桥梁的抗震设防烈度范围内时,桥梁的振动加速度和挠度响应均符合规范的限值要求。车辆运行平稳性的Sperling指标相对加速度指标较为宽松,当地震烈度为7度及以上时,车辆已不能平稳地运行于桥梁之上。在相对较弱的地震作用下,轨道随机不平顺对桥梁的垂向加速度响应影响明显,不应忽略。     

大跨度连续梁拱桥多点多维地震响应分析

为研究多点多维地震动作用下大跨度连续梁拱桥的动力响应,以我国南方某主跨为139 m的钢管混凝土连续梁拱桥为研究对象,基于有限元软件OpenSEES建立桥梁的三维有限元分析模型,人工合成空间非一致地震动,探究地震动的失相干程度、场地条件及行波波速对桥梁动力响应的影响. 研究结果表明:地震波的空间变异性效应会对连续梁拱桥的地震响应产生明显影响,仅考虑一致地震动激励会高估桥梁结构的地震响应;场地效应对桥梁地震响应的影响规律最为突出,随着支撑点处的场地越来越松软,桥梁各个部位的内力及位移响应均大幅增加;地震动的失相干效应越明显,桥梁拱肋的内力越大,位移越小;行波效应对桥梁结构的地震反应没有较为明确的影响规律,但不可忽略其作用,仅考虑行波效应会严重低估下部结构的地震响应;在大跨度桥梁结构的地震响应分析中,应着重考虑地震动的空间变异性效应,并且准确衡量各因素的作用.      

复杂多层隔震结构近场地震动位移响应特征分析

为了研究近场地震动特征参数对超长复杂基础隔震结构地震位移响应的影响特征. 首先，分析了128条近场地震动特征参数之间的相关性；接着，对超长复杂基础隔震结构输入地震动，分析脉冲型地震动和非脉冲型地震动的特征参数与结构位移响应之间的相关程度及变化特征. 结果表明:隔震结构的长周期值因接近速度谱中速度敏感性区域而远离加速度谱中加速度敏感性区域，使得结构位移响应与地面峰值速度（peak ground velocity，PGV）的相关程度大于与地面峰值加速度（peak ground acceleration，PGA）的相关程度；地面峰值位移（peak ground displacement，PGD）、输入能对较低楼层的层间位移影响程度大于较高楼层层间位移的影响程度，而PGV和PGA对较低楼层的层间位移大小影响程度小于较高楼层层间位移的影响程度；其他特征参数（除输入能和PGV之外）与基础隔震结构层间位移响应的相关程度大小，同该特征参数与地震动特征参数输入能（或PGV）的相关水平程度相一致；除此之外，近场地震作用下，结构端部及边角位置支座相对中心位置支座位移明显偏大，脉冲型地震动对结构层间位移和隔震层位移分别放大56.59%、58.33%，且对较低楼层的层间位移放大作用更加明显.      

软土地铁车站抗浮梁抗震性能有限元分析

以天津地铁5号线工程中某地铁车站为例,对软土浅埋地铁车站结构的岩土工程在地震动载作用下的抗震性能和抗浮稳定性进行了二维平面的有限元数值分析研究.研究结果表明:在地震动载作用下,车站主体结构的位移以整体位移为主,局部产生不均匀变形,结构发生一定的扭转;车站埋深对地铁车站的地震响应影响比较明显,埋深越浅,压顶梁与顶板的相对位移就越大;在7度烈度地震作用下,抗浮梁能够很好地起到压顶抗浮的作用,不会出现因抗浮梁脱落而导致结构整体抗浮能力不满足要求的情况.     

三本桥梁抗震规范的反应谱计算方法的比较分析

现今《城市桥梁抗震设计规范》、《公路桥梁抗震设计细则》以及《公路工程抗震设计规范》中反应谱计算有较大的差异性。以地震基本烈度为7度,地震动峰值加速度为0.15g地区为例,仅讨论规则桥梁在三种桥梁抗震设计规范情况下,采用反应谱法计算得出的E1地震作用下水平力。最后通过比较,得出桥梁结构在不同场地土以及不同地震动参数分区间三本规范的差异、比值大小及其变化范围。     

矩形混凝土空心墩延性抗震性能试验研究

为深入认识混凝土空心墩地震损伤机理并评估其延性能力,对不同剪跨比、纵筋率及配箍率的方形和矩形空心墩试件开展拟静力加载试验. 观测各墩裂缝分布和损伤情况,分析桥墩的滞回性能、曲率及位移延性,并结合文献试验数据探讨既有塑性铰公式对空心墩顶部位移能力计算的适用性. 研究结果表明:各空心墩试件呈弯曲破坏特征,延性系数均在5.0以上,抗震性能良好;相同剪跨比下空心墩抗剪性能弱于相同外尺寸实心墩;增加纵向率能够适当提升空心墩侧向承载力和极限位移;在低轴压比下,纵筋率和箍筋用量对空心墩位移延性系数的影响规律不明显;空心墩塑性铰长度随剪跨比、纵筋强度或直径、轴压比的增加而提高,随混凝土强度的增加而降低,而配箍率的影响不显著;Mander、孙治国和JRA塑性铰模型预测值与试验值误差不超过5%,其中Mander公式计算效果最佳,可用于评估空心墩等效塑性铰长度;规范中较多采用的Paulay-Priestley模型高估了空心墩塑性铰长度,会使得桥墩抗震设计偏于不安全.      

地震作用下大跨自锚式悬索桥动力响应分析

以雾凇大桥为研究对象,基于通用有限元软件MIDAS/CIVIL,分别通过反应谱法和时程分析法计算了自锚式悬索桥的地震反应规律.分析结果表明：纵向地震作用下主梁梁端位移较大,应采用纵向限位装置或减震装置;横向地震作用与纵向地震作用不存在耦合现象,但是塔底弯矩及剪力动力响应均较大,为控制设计截面;竖向地震作用与纵向地震作用存在耦合现象,主梁及主缆应考虑纵向与竖向地震的共同作用;通过拟合规范反应谱得到的人工波进行时程分析得到的结果整体上大于反应谱计算得到的结果,对构件进行详细抗震设计时应以时程分析为主.     

Experimental study of the airside performance for interrupted fin-and-tube heat exchanger with hydrophilic coating under dehumidifying conditions

The airside heat transfer and friction characteristics of seven interrupted fin-and-tube heat exchangers with hydrophilic coating under dehumidifying conditions are experimented. The effects of number of tube rows, fin pitch and inlet relative humidity on airside performance are analyzed. The test results show that the influence of fin pitch on the friction characteristic under dehumidifying conditions is similar to that under dry surface, and the friction factors decrease slightly with the increase of number of tube rows. The heat transfer performance decreases as fin pitch and number of tube rows increases. The heat transfer performance and the friction characteristic are independent of inlet relative humidity. Based on the test results, heat transfer and friction correlations in terms of the Colburn j factor and Fanning f factor, are proposed to describe the airside performance of the interrupted fin geometry with hydrophilic coating under dehumidifying conditions. The correlation of the Colburn j factor gives a mean deviation of 9.7%, while the correlation of the Fanning f factor shows a mean deviation of 7.3%.     

基于弹性防偏-塑性卸载机理的梁体横向限位设备

为了缓解桥梁梁体在各类因素下的横向偏移或倾覆问题,同时改良现有防偏移设备的刚性阻拦缺陷,以机械设备的减震隔震装置为借鉴,设计了一种基于弹性防偏-塑性卸载理念的梁体横向限位设备. 该设备根据折减后的桥墩墩底抗弯强度及梁体横向最大容许位移选择弹簧参数（用于正常情况下的弹性防偏）,由折减后的支反力计算薄弱层锚固螺栓的个数（用于大荷载下的卸载保墩）.以陕西某曲线连续梁桥为例,以未安装设备桥梁模型为基准,通过有限元分析软件Midas Civil模拟无设备桥梁及有设备后的桥梁在静、动力作用下的位移增量及应力增量. 数据对比显示:该设备在限制各静力作用下的径向爬移效果显著（平均位移限制率达70%以上,主要位移诱因的限制率达80%以上）;在El Centro Site波大部分时程内,有设备梁体的位移增量和应力增量值较无设备梁体的小,且安装设备后峰值位移（降低率均在90%以上）及峰值应力（平均降低率达50%左右）得到明显降低,这说明该设备可在避免应力集中的情况下,有效减小梁体的动力位移增量,具有良好的抗震/防偏移效果.      

桥上单元板式无砟轨道无缝线路的适应性

为研究适应连续梁桥上单元板式无砟轨道的最大温度跨度,采用有限元方法建立了线-板-桥-墩一体化计算模型,分析了在不同轨温变化幅度下,桥梁伸缩、墩顶水平位移及列车制动荷载对桥上单元板式无砟轨道无缝线路温度跨度限值的影响.研究结果表明:温度跨度限值随轨温变化幅度的增加而降低;为保证钢轨强度、横向压弯变形及钢轨与轨道板相对位移等满足要求,当考虑桥梁伸缩时,以轨温变化40 ℃为例,其适应的温度跨度限值为271 m;随着墩顶水平位移的增加,桥梁温度跨度限值显著降低,当墩顶位移为30 mm时,温度跨度为237 m,当高墩桥梁墩顶位移超过30 mm时,应结合实际墩顶位移计算温度跨度限值;制动荷载下线路坡度对温度跨度限值影响较小,当线路坡度为20‰时,桥梁温度跨度限值为258 m.      

横向偏位对截面不对称槽形PC梁受力的影响

为了研究梁体横向偏位对截面不对称PC （prestressed concrete）开口薄壁梁顶推施工的影响,并提出合理纠偏阈值,以世界首例顶推施工的不对称截面槽形梁——天津第二大街跨津山铁路立交工程为背景,利用有限元软件ANSYS建立实桥模型,研究槽形梁在最不利状态下未发生横向偏位时受力状态,在此基础上以满足安全落梁的横向偏位距离为最大偏位距离,分析不同横向偏位方式对梁体受力的影响. 研究结果表明:槽形梁在未发生偏位时横截面受力不均衡,而平动向右偏位方式加剧受力的不均衡;梁体以最不利偏位方式偏移96 mm后,槽型梁整体内力变化值较小,且下一步顶推后可以安全落梁. 因此,认为顶推施工中,横向偏位纠偏阈值可适当放宽至96 mm.      

爆破地震波作用下隧道衬砌结构动力响应研究

以地表爆破为振动源,通过控制不同的炸药量和爆心距来模拟不同强度的地震波,并利用工程地震仪实测振动源附近的隧道衬砌结构的动力响应,通过滤波和分离处理得到代表性的速度时程曲线;通过建立数值模型并加载监测到的速度时程曲线,以此来模拟爆破地震波对隧道衬砌不同断面不同部位的动力作用,并来探讨爆破地震对邻近隧道的影响范围和作用方式。