刚构体系斜拉桥基于时程地震响应分析

白沙长江大桥主桥为920 m长的独柱式双塔单索面钢-混结合梁斜拉桥,塔梁墩固结刚构体系。为研究刚构体系斜拉桥基于时程地震响应,采用Midas/civil有限元软件建立斜拉桥三维模型,对模型进行模态分析以得出结构的动力特性;根据相应规范采用地震波生成软件Seismo Artif拟合出三条人工地震波,采用顺桥向+竖向和横桥向+竖向的组合工况进行时程分析。分析结果表明,桥梁整体刚度大,基本周期较短;主墩内力响应远远大于边墩的内力响应;同时表明该桥梁抗震性能整体良好。     

多跨矮塔斜拉桥超高墩合理形式比选

为研究多跨矮塔斜拉桥超高墩合理形式,以多跨矮塔斜拉桥超高墩为对象,综合对比分析超高墩结构布置形式和受力特点,按截面特性相似的原则提出双薄壁墩、单薄壁墩、组合式墩、叠合式墩四种适用于依托工程的超高墩形式。采用全桥有限元和理论方法,分析不同工况下主梁和桥墩关键截面的内力和墩顶位移、施工和成桥运营阶段的稳定性、E1地震作用下的动力及抗震性能。结果表明：四种方案均满足施工阶段和成桥运营阶段下的稳定性要求,双薄壁墩前三阶均为纵向失稳且稳定安全系数变化较小;在E1地震荷载作用下,双薄壁墩内力响应最小,但位移响应较大,单薄壁墩和叠合式墩与之相反,组合式墩则较均衡。考虑结构整体受力性能,建议多跨矮塔斜拉桥超高墩桥梁选用双薄壁墩或组合式墩。     

纵向地震激励下倒Y形主塔斜拉桥的地震易损性分析

结合我国现役大跨斜拉桥的结构特点,以Ⅲ类场地上的倒Y型主塔斜拉桥为研究对象,选取20条实测地震波进行增量动力分析,同时将材料应变计算的截面曲率水平作为斜拉桥塔、墩、桩的损伤指标,据此求解斜拉桥塔、墩、基础等构件在不同地震动水平下超越不同损伤状态的概率,然后利用非线性拟合获得倒Y形主塔斜拉桥各构件地震易损性曲线,获得斜拉桥地震易损部位,损伤破坏过程的认识。研究表明：从各构件损伤的超越概率由高到低的排序上看,斜拉桥的主塔是最不易损的构件,而过渡墩桩基是最易损伤的构件;Y形主塔的易损部位主要集中在下塔底、中塔底、中塔顶三个部位。     

地震激励下大跨度连续刚构桥与轨道受力特性

为研究大跨度连续刚构桥与轨道系统地震响应规律,建立考虑轨道约束的大跨度连续刚构桥与轨道系统一体化仿真模型。以某3-32 m简支梁桥+(72+128+72)m连续刚构桥+3-32 m简支梁桥为例,分析轨道约束对桥梁-轨道系统抗震能力的影响,研究地震波水平输入角度参数对地震响应影响,探讨竖向地震波作用下系统纵向受力和变形规律。研究表明:纵向地震响应下钢轨承受较大应力,呈"双菱形"分布,竖向激励对钢轨地震力和下部结构受力影响较小;随着地震波水平输入角增大,钢轨纵向应力减小,墩顶水平力、墩底剪力、墩顶水平位移均表现为顺桥向减小而横桥向增大;钢轨能增强桥梁整体性,对抗震性能提升有利;轨道结构能减小简支梁桥墩顶水平位移及墩底剪力,对连续刚构桥影响不大。     

支承体系对多塔矮塔斜拉桥横向地震响应的影响

国内外对纵向地震输入下，矮塔斜拉桥的支承体系进行过许多研究，结果表明，不同支承体系对矮塔斜拉桥的纵向地震响应有较大的影响。但在支承体系对多塔矮塔斜拉桥横向地震响应影响方面的研究很少。文章以一座典型多塔矮塔斜拉桥为背景，针对多塔矮塔斜拉桥结构特点，分别比较了塔梁固接、塔墩分离；塔墩固接、塔梁分离；塔、墩、梁固接三种不同支承体系横桥向地震反应特点，并研究了采用摩擦摆支座减小多塔矮塔斜拉桥横向地震反应的效果。     

三塔斜拉桥多点激励地震反应特性分析

以某空间框架式索塔3塔连续梁支承体系斜拉桥为例,采用多点时程反应分析方法研究了纵向和横向多点激励（仅考虑行波效应）对该类型桥梁地震响应的影响。研究结果表明：纵向多点地震激励下,行波效应对3塔斜拉桥中塔受力影响较小,边塔较大;同样,行波效应对两中跨主梁影响相对较小,两边跨则较大。横向多点地震激励下,无论是对于3塔斜拉桥中塔还是边塔,行波效应对于主塔受力是有利的,随着行波波速的降低,主塔响应呈下降趋势,对主梁来说,则可能放大主梁地震响应;存在一个最不利行波波速,在该行波波速下,结构响应取最大值。     

混合梁斜拉桥主梁钢锚箱受力分析

九江长江公路大桥为福银高速重要控制工程之一,连接江西省九江市与湖北省黄梅县。主桥采用双塔单侧混合梁斜拉桥,南边跨3跨．基本上在岸上．总跨度为229m,北边跨2跨,总跨度为358m．主跨818m．桥跨布置为70＋75＋84＋818＋233．5＋124．5=1405m。斜拉桥为密索半漂浮结构体系．辅助墩和过渡墩上采用纵向滑动支座,并限制横向相对运动：在主塔横梁与主梁间设置竖向承压的双向活动支座和纵向冲击荷载阻尼约束装置,主塔与主梁侧设置横向抗风支座。     

矮塔斜拉桥在主余震作用下的响应分析

针对目前国内外学者对矮塔斜拉桥的抗震研究大多只考虑主震作用,而对其在强余震作用下的响应研究较少,结论偏于不安全的问题,以某矮塔斜拉桥为工程实例,通过将强余震时程曲线接续在主震时程曲线的末端来模拟接连2次地震的作用,根据动力弹塑性原理,利用空间有限元对结构进行时程分析。结果表明:强余震会导致边墩底和主跨跨中内力进一步增大;边墩顶、边塔和中塔顶的纵向位移以及主跨跨中竖向位移均在强余震作用下达到最大;各墩内力、变形时程波动性较为接近,而主跨和边跨跨中的时程响应差异性显著。研究结果可为同类型桥梁的抗震分析提供参考。     

中朝鸭绿江界河公路大桥主桥施工阶段塔梁临时固结构造计算与设计

中朝鸭绿江界河公路大桥主桥为主跨636m的双塔双索面钢箱梁斜拉桥,边跨设置辅助墩,其跨径布置为86 ＋229 ＋636 ＋229 ＋86=1266m.本桥结构采用半飘浮体系,索塔与主梁间设置竖向支座和横向抗风支座,纵向设置粘滞阻尼器;过渡墩设置竖向拉压支座和横向抗风支座;辅助墩设置竖向拉压支座,钢箱梁内同时设置压重.主要介绍该桥施工阶段塔梁临时固结计算和设计.     

主塔相对高差对大跨径悬索桥动力特性的影响研究

为研究主塔相对高差对悬索桥动力特性的影响,建立结构空间有限元模型,分析主塔纵向相对高差系数μ和塔肢横向相对高差系数η对悬索桥动力特性的影响规律;其次进行反应谱分析,研究结构在地震作用下关键截面的动力响应。结果显示:μ和η对悬索桥主梁的振动影响均较小,对主缆和主塔的振动影响较大;悬索桥自振频率对η比μ更敏感;地震作用下,随着μ的增大,矮塔塔底内力在横向和纵向地震力输入下均减小,而高塔塔底的内力变化不明显;η增大时,矮塔内力响应显著增加,抗震设计应予以重视。     

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.     

桥面不平度影响下大跨斜拉桥冲击系数研究

对客车在跨斜拉桥上行驶时的车-桥系统振动特性进行了分析,探讨了车辆对桥梁的冲击振动响应。在桥面不平度激励下建立车-桥耦合振动空间分析模型,对车辆行驶速度、横向车辆并行与交会、车辆纵向间距影响下的桥梁竖向振动及桥梁冲击系数的变化规律进行了研究。研究结果表明：桥面不平度会显著影响桥梁冲击系数,桥面不平度等级的提高使车辆对桥梁的竖向冲击作用更加明显,并且会加剧行车速度、横向行车状态及车辆纵向间距对桥梁冲击系数的影响。因此,大跨度桥梁运营过程需要保持桥面的平整度以减小车辆对桥梁的冲击作用。     

广东金马大桥空间耦合自由振动分析的理论研究

基于大位移非线性弹性理论的广义变分原理,考虑了加劲梁轴向压缩应变能和剪切应变能的影响,建立了斜拉桥与T构协作体系空间耦合自由振动的大位移不完全广义势能泛函,通过约束变分导出了协作体系斜拉桥的加劲主梁的纵向振动、竖向挠曲振动、横向挠曲振动、扭转振动及加劲主塔的纵向振动及扭转振动的基础微分方程,并以数值计算验证推导的有效性.     

独柱塔斜拉桥施工阶段动力特性研究

斜拉桥由于跨度大、结构柔,其施工过程的动力性能问题较成桥状态更为突出。以独柱塔斜拉桥为例,选取典型的施工阶段(裸塔阶段、最大双悬臂阶段、成桥阶段)建立了相应施工阶段的空间有限元模型,运用子空间迭代法对结构的动力特性进行了研究。研究结果表明:3个典型的施工阶段中,主塔的振型总是竖向弯曲先于侧弯出现,而主梁的侧弯振型要早于竖弯出现;由于索-塔-梁的相互制约,基本上不存在某一方向或构件的振型;辅助墩对主梁以横向与竖向自由振动为主的振型能够起到一定的抑制作用;桥梁结构体系布置合理,结构的扭转振型出现较晚,有利于结构的抗风稳定性。     

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.      

基于粘滞阻尼器的大跨铁路斜拉桥横向减震研究

以某铁路大跨斜拉桥为实际工程背景,研究了斜拉桥在过渡墩及辅助墩处横桥向合理的约束体系.通过大量的线性及非线性时程反应分析,研究了不同的约束体系下斜拉桥的地震反应特点.针对基于粘滞液体阻尼器的减震体系方案,对阻尼器的设置位置及力学参数进行了优化设计.研究结果表明:在过渡墩及辅助墩横向设置粘滞阻尼器的减震体系方案由于其它方案,该方案不仅可降低主塔横桥向的地震反应,还可显著降低过渡墩及辅助墩的桥墩,进而提高边墩桩基础的抗震性能.     

多塔矮塔斜拉桥结构体系的适用性研究

为研究多塔矮塔斜拉桥结构体系的适用性,以常德沅水四桥为工程背景,分别建立半漂浮、塔梁固结和刚构体系空间有限元模型,对结构在静动力工况下的作用效应进行分析比较。计算结果表明:刚构体系结构刚度大,静力及地震作用下荷载效应分布比较均匀,但在整体升温时桥墩和桥塔将出现很大的内力。半漂浮体系和塔梁固结体系在荷载作用下变形大,温度内力相对较小,制动力和地震作用下各墩响应差别明显。沅水四桥采用刚构和塔梁固结组合的结构体系,解决了温度作用下边墩受力过大的问题;固结墩分成紧靠的双肢可减小桥墩的抗推刚度,不增加基础工程量,又达到良好的美学效果,可为今后同类型桥梁设计提供参考。     

荷麻溪大桥动力特性与地震反应谱分析

为检验双塔单索部分斜拉桥的抗震性能,建立荷麻溪大桥的动力特性分析力学模型,运用有限元方法进行动力特性与地震反应谱分析.采用标准反应谱作为输入的谱曲线,分别考虑纵向、横向和竖向输入下该桥的地震响应,研究地震作用下结构的内力和变形,分析该桥的抗震性能.结构动力特性分析表明:荷麻溪大桥的1阶主振型为对称竖弯,因此大桥受竖向地震响应很大;大桥的2阶振型为纵移,在纵向地震作用下,桥墩和主梁连接处将产生较大的弯矩和剪力.     

运宝黄河大桥主桥桥墩优化设计探讨

运宝黄河大桥主桥跨径采用110 m+200 m×2+110 m钢腹板矮塔斜拉桥,塔梁墩固结体系,上部结构采用波形钢腹板以减轻自重,桥墩纵向采用双薄壁实心墩,在地震力作用下,利用双薄壁墩纵向刚度小的优点,使得地震效应减小。针对运宝黄河大跨设计中采用的桥墩型式进行受力分析,以确定桥墩型式变化对桥梁总体结构的影响。     

三塔斜拉桥抗震性能非线性时程分析

以正在建设的一座大跨径3塔结合梁斜拉桥为研究背景,建立空间动力有限元模型,对E1和E2水平的三向地震作用下结构地震反应进行了非线性时程分析,并研究了行波效应对结构地震反应的影响.结果表明:该桥在两阶段设防的地震反应符合相关抗震规范要求,具有较好的抗震性能;主塔地震反应中,弯矩与应力分布规律有不一致的现象;行波效应对3塔斜拉桥中塔纵向地震反应的影响很小,对边塔的影响较大,且相对一致激励为不利影响,其随视波速的增大而减小;行波效应对主塔横向地震反应影响很小.