高速铁路客站抗震性能分析的实用虚拟激励法

针对高速铁路客站具有跨度大、节点多、单元多、构件阻尼比差异大等特点,提出实用多维虚拟激励法,从理论上阐明了振型阻尼法求解原理和方法。任取振型,采用修正过滤白噪声谱,利用反应谱能合理考虑激励非平稳性的优点,根据单自由度平稳激励虚拟激励法求得的位移均方差与位移反应谱值相等的原则确定各振型对应的功率谱强度因子。利用多维激励矩阵分解和振型分解原理,提出实用多维虚拟激励法,并以天津西站II区为例将上述理论和方法加以应用。经比较表明:计算结果较常用反应谱组合值大,较时程响应值小,证明该计算方法合理,可供复杂结构的抗震设计与分析参考。     

“建桥合一”铁路客站Rayleigh阻尼系数计算方法

在显著影响单自由度体系位移方差的激励频率范围内,采用最小二乘法拟合出水平向和竖向地震加速度互功率谱的线性修正表达式,并结合传统随机振动计算方法和规范加速度谱提出了多维激励多阶参考振型Rayleigh阻尼系数计算方法。以"建桥合一"铁路客站天津西站Ⅱ区为工程背景,基于应变能振型阻尼模型求得的结构响应值为标准,对分别基于二阶、单维激励多阶、多维激励多阶参考振型Rayleigh阻尼系数计算方法的结构响应值进行了比较。结果表明:多维激励多阶参考振型Rayleigh阻尼系数计算方法合理考虑了振型和地震激励的相关性,响应值偏差最小,更适合于类似铁路客站Rayleigh阻尼系数的计算。     

高速铁路南京大胜关长江大桥地震响应分析

采用大型通用有限元软件ANSYS,建立南京大胜关长江大桥主跨的连续钢桁架拱桥的有限元模型,运用反应谱分析法对全桥结构进行地震响应分析.选用经过加速度幅值调整的El-Centro地震波作为输入地震波,进行大跨度连续钢桁架拱桥一致激励下以及4种不同波速地震行波作用下的全桥结构内力和位移时程响应分析.分析结果表明:南京大胜关桥的整体结构较柔,采用反应谱法计算地震波作用下的桥梁地震响应和采用时程分析法得到的一致激励和多点激励下的桥梁地震响应差别较大,多点激励下的横桥向和竖向地震位移响应是一致激励地震时程计算得到的位移响应的2～3倍;在地震波波速为500或1 000 m·s-1时,桥梁结构关键位置杆件的弯矩达到最大.因此,在进行大跨度拱桥的地震响应动态时程分析时,应该考虑多点激励,以反映桥梁结构在真实地震作用下的实际受力状态和变形性能.     

佛山地铁魁奇路地下换乘站抗震性能分析

以佛山地铁魁奇路站实际工程为背景,对地下车站进行了结构抗震性能分析。以反应位移法建立了地铁车站二维结构计算模型,求解了地下车站受地震荷载作用下响应结果,并与静力法计算结果进行了对比,以研究地铁车站在地震作用下的内力变化规律。基于Midas GTS NX软件,应用非线性时程分析法,建立了结构和周围土层为一体的整体计算模型,通过模态分析求解了结构体系各阶的自振频率和各阶振型;模拟了地下结构在地震荷载下的动态特性,揭示了地铁车站在地震作用下的位移时程反应及结构整体变形状况。     

关于改进我国大跨缆索支承桥抗震设计的意见

结合我国公路大跨缆索承重桥抗震设计规范的编制和修订,讨论“中震不坏,大震可修”的两阶段抗震设计原则,用重现期表示两个地震动水准,分析模型应包含伸缩缝的摩擦和撞击并考虑非经典阻尼。弹性设计使用反应谱振型分解法,设计反应谱应针对不同阻尼比,其周期范围应达到桥的基本周期,当一座桥不同桥墩地基有不同场地类型时建立包络谱或加权平均谱的方法,反应谱振型分解法中用有效振型参与质量比确定参与组合的振型数,并可用横桥向加速度反应谱与剪切行波引起的结构水平最大转角间的关系以及用压缩行波引起的地基相对位移的简化计算法近似确定非一致地震动的影响,分析对地震地面运动三方向分量的反应的必要性及组合方法。非弹性设计使用时程分析法,此时恒载与地震地面运动三方向分量时程应当同时作用到结构上,使用高质量一致或非一致地震地面运动时程（包括近场强震特有的大速度脉冲）的必要性和产生方法,用Pushover分析验算非弹性时程分析的结果,能力设计的必要性和超强系数的确定,以及延性设计的特殊构造要求。     

大跨度高速铁路斜拉桥非一致激励分析方法研究

采用非线性结构有限元软件SAP2000建立了全长492 m的大跨度高速铁路钢桁梁斜拉桥动力分析模型,根据实际工程场地条件从NGA-West2数据库中选取了4条地震动记录作为地震激励,分别基于位移法与大质量法进行了动力响应分析,评估了2种方法在大跨度高速铁路斜拉桥动力响应分析中的计算精度。研究结果表明:基于位移法进行结构动力响应分析会出现工程上难以接受的误差,该方法不适用于大跨度高速铁路斜拉桥非一致激励计算;基于大质量法进行结构动力响应分析的精度较高,该方法是复杂大跨度结构非一致激励分析的有效手段。     

川藏铁路大跨度钢桁拱桥近断层地震响应与减隔震措施

以川藏铁路近断层地震区某大跨度上承式钢桁拱桥设计方案为工程背景,采用反应谱法和时程分析法进行拱桥地震响应分析,并根据计算结果提出合理的减隔震措施建议。研究结果表明:拱桥结构首阶振型为拱梁横向对称弯曲,且反应谱法和时程分析法中横桥向响应均大于顺桥向响应,说明拱桥的横向为抗震的不利方向;由于近断层三向地震波的影响,桥梁结构弹性时程分析法的结构响应多大于相应地震水准下反应谱法的结构响应;未设置减隔震措施时,桥梁应力、内力及变形普遍不满足本桥的抗震设防要求;设置"摩擦摆支座+纵向阻尼器"减隔震措施后,桥梁自振周期有所增加,桥梁应力、内力及变形均明显减小,可满足川藏铁路桥梁更高设防目标的要求。     

明挖地铁车站抗震设计内力分析方法比较

目前对地下结构的地震反应和抗震设计越来越受到重视。地铁车站在地震作用下的安全性至关重要。首先采用地铁车站常用的抗震设计方法——地震系数法和反应位移法对一个地铁车站实例进行了抗震计算,然后采用ANSYS软件对该车站进行了时程分析。比较了3种计算方法得到的内力结果,并分析了其在配筋中起到的作用。     

水平地震作用下 T 型换乘地铁车站结构变形分析

地下轨道交通系统是城市生命线工程的重要组成部分,其中的换乘地铁车站建设规模大、客流量大、结 构复杂,有关抗震问题值得关注。基于南京某 T 型换乘车站结构,建立地层-结构三维动力时程分析模型,模拟 土-结相互作用系统在水平地震荷载作用下的动力响应,分析不同类型和不同幅值的地震动作用下 T 型换乘车站 结构的位移响应规律。计算结果表明：T 型换乘车站结构的最大水平位移及截面最大顶底位移差均出现在垂直于 地震动输入方向的 3 层线路车站的顶板部位,沿 3 层车站的纵向位移,远离 T 型交叉部位;T 型换乘车站结构水 平位移及顶底水平位移差的最小值均发生在两线车站 T 型交叉部位。     

城际铁路连续梁桥抗震计算方法对比分析

研究目的:城际铁路桥梁在多遇和罕遇地震作用下的设计检算方法选择,对于桥梁结构的安全性具有重要作用。为深入研究城际铁路连续梁桥的不同抗震计算方法的特点,并确定在不同计算阶段的方法采用,本文以大连市金州新区至普湾新区的一座城际铁路预应力混凝土连续梁为例,首先介绍铁路规范简化算法、反应谱法和弹性、弹塑性时程分析法的计算流程,然后运用三种方法分别对该连续梁桥进行多遇地震和罕遇地震作用下响应分析,并进一步采用简化算法和弹塑性时程分析法计算罕遇地震下的延性系数,对比三种方法的墩顶位移、墩底弯矩和墩底剪力的计算结果。研究结论:(1)对于连续梁桥,多遇纵向地震计算采用三种方法差异不大;(2)多遇横向地震计算应采用反应谱法或时程分析法,采用简化算法偏危险;(3)罕遇地震作用计算应采用弹塑性时程分析法,更为经济合理;(4)罕见地震作用计算采用简化算法或反应谱法结果失真,会严重放大墩底弯矩,增加配筋量;(5)本研究成果在铁路连续梁桥的抗震设计领域具有一定的指导和借鉴意义。     

铁路斜弯刚构连续梁桥抗震设计主方向研究

斜弯刚构连续梁桥在铁路客运专线建设中采用越来越频繁,传统的沿着顺桥向和横桥向输入地震动进行抗震设计并不能保证桥梁的安全。对斜弯刚构连续梁桥抗震设计中地震输入的主方向问题进行研究。给出的公式不仅适用于反应谱法同样适用于时程分析法,通过两次分析即可找到最不利输入角度,求得桥梁内力的最不利值,保证桥梁结构的安全。     

换乘节点动力时程法三维抗震计算对比分析

在总结目前国内外地下结构抗震计算方法的基础上,结合《城市轨道交通结构抗震设计规范》的要求,分别采用反应位移法和动力时程分析三维计算对徐州地铁淮塔东路站换乘节点进行计算与分析。对比分析结果表明:反应位移法的计算结果与动力时程分析三维计算基本一致,说明反应位移法可用于地铁车站换乘节点的抗震设计,可为今后类似地铁车站的抗震设计提供指导。     

基于反应位移法的地铁车站抗震分析

随着地下结构建设规模的不断扩大,地铁车站的抗震问题已逐步成为地铁建设中新的焦点,而与工程设计相应的地震响应计算方法仍不够成熟。运用反应位移法对典型地铁车站结构进行地震响应计算分析,并评价其抗震性能,最后得出基于反应位移法计算的地下车站与地震中车站破坏形式比较相符,运用反应位移法计算抗震可以满足设计要求。     

地铁T型换乘车站结构抗震设计两种分析方法计算结果差异性对比分析

结合地铁抗震规范相关要求,以郑州地铁6号线龙湖北站T型换乘站为例,对比分析时程分析法和反应位移法在地铁T型换乘车站结构抗震设计计算中的差异情况。结果表明:T型换乘车站结构的开口断面和标准断面内主要部位的受力规律基本一致,但断面内两种分析方法计算结果之间表现为差异悬殊和结果相近并存的状态,差异程度因具体部位而不同;为提高T型车站结构的抗震设计的可靠性,应按照规范要求同时使用时程分析法和反应位移法对T型换乘车站结构进行计算;反应位移法对地铁车站T型换乘节点的抗震设计具有一定参考价值,实际设计时可根据断面不同部位以时程分析法为主、反应位移法为辅。     

大跨度铁路斜拉桥抗震性能研究

以我国拟建的某主跨504m大跨度公铁两用斜拉桥为例,详细讨论大跨度铁路斜拉桥的抗震设防标准及抗震性能目标、地震反应谱响应计算、动态时程地震响应分析,提出该大跨度斜拉桥的抗震验算内力。     

长悬臂岛式地铁高架车站抗震性能研究

针对某长悬臂岛式地铁高架车站的抗震性能,采用振型分解反应谱法对钢混组合结构横向独柱高架车站、钢混组合结构横向双柱高架车站和预应力混凝土结构高架车站3种结构形式进行地震作用计算及分析。基于整体建模和结构性能设计理念,比较不同结构形式下长悬臂地铁高架车站结构在地震作用下的结构整体受力性状、位移变形及墩柱和悬臂构件的延性比等关键指标,得出长悬臂岛式地铁高架车站的设计性能控制条件。研究结果表明:钢混组合结构可以有效降低结构的地震力,具有优越的抗震性能。以期为现行地铁高架车站的性能设计提供理论指导与参考。     

反应位移法在明挖地铁车站抗震计算中的应用

为研究不同计算模型的精确度及实用性,针对不同的反应位移法模型,以某明挖地铁车站为例,在不同地震作用下进行ANSYS建模计算,并与时程分析法计算结果进行对比分析,总结不同模型对结构内力的影响。发现反应位移法比经典反应位移法计算复杂,结果偏差较大;强制反应位移法计算量最小,但在地震作用较大时精度较低;整体反应位移法精度高、计算量小,用于明挖地铁车站的抗震设计可以提高工作效率和计算精度。     

罕遇地震下城际铁路连续梁桥延性抗震设计

研究目的:罕遇地震作用下,城际铁路桥梁结构可能进入到弹塑性工作状态,对城际铁路桥梁结构进行弹塑性地震响应分析和延性抗震设计具有重要的工程价值和研究意义。结合大连市金州新区至普湾新区城际铁路工程的设计实例,基于纤维梁柱单元模型的基本原理,建立主桥(25+30+25)m预应力混凝土连续箱梁桥的弹塑性分析模型,采用傅里叶变换和反复迭代法将铁路规范反应谱拟合为地震动时程曲线,进行罕遇地震下桥梁的地震响应分析及桥墩延性抗震设计。研究结论:结果表明:地震激励下,仅制动墩进入到塑性状态,延性系数最大值为3.02,小于规范给定值4.8,抗震验算满足规范要求。本文给出的桥梁弹塑性分析方法和延性抗震设计结果为城际铁路连续梁桥的延性抗震设计提供了一种实用手段和依据。     

地铁车站结构随机振动响应分析

基于地震反应的随机非确定性,运用基于概率统计方法的随机振动理论进行结构抗震分析,考察结构的动力可靠度,是一种合理的设计方法。运用虚拟激励法对青岛地铁五四广场站进行随机振动分析,避免了传统方法计算的冗繁,得到了具有统计意义的结构动力响应。考虑x向功率谱输入时,弯矩分布较为均匀;地铁结构体型变化较大的部位剪力明显增大;柱底剪力较小,边跨柱剪力小于中跨柱底剪力。考虑y向功率谱函数输入时,沿梁轴向剪力值逐渐增大,柱底剪力明显大于x向输入时的柱底剪力,边跨柱柱底剪力大于中跨柱底剪力。所得结论为地铁站这一复杂结构形式进行基于可靠度理论的设计提供了依据,可以作为同类设计的参考指导。     

大跨度桥梁抗震分析的空间效应

介绍桥梁在地震作用下动力性态的分析方法。着重介绍在随机地震作用下大跨度桥梁考虑空间效应的抗震分析虚拟激励算法。虚拟激励法不仅计算效率高，应用十分方便，而且包含了全部参振振型之间以及全部激励点之间的相关性，理论上是随同振动方程的精确解。以青马桥为例，将虚拟激励法的计算结果及效率与反应谱方法和时间历程法作了比较。在均匀地震地面运动作用下，三种方法的计算结果十分接近，但随机振动方法的计算要快得多，计算效率比时程分析方法高30倍－40倍。应用虚拟激励算法进一步分析了青马桥在非均匀地震地面运动下的地震响应。计算结果表明行波效应对大跨度桥梁的地震响应影响很大，但计算效率仍很高。和行波效应相比，部分相干效应对地震响应的影响较小。