斜拉桥结构抗震性能分析

对某双塔双索面半漂浮体系预应力混凝土斜拉桥进行了抗震性能分析,采用反应谱法进行分析计算,验算了全桥地震响应,对主塔、边墩、桩基础及支座位移进行了抗震验算,在地震作用下,主塔控制截面、边墩墩底以及最不利单桩的抗震能力均大于抗震需求,结构安全。     

某半飘浮体系独塔斜拉桥抗震性能研究

为研究半飘浮体系下独塔斜拉桥的抗震性能,以某全长415 m 的两跨组合梁斜拉桥为例,采用大型有限元分析软件Midas Civil,建立动力有限元模型,分别对其进行自振特性、反应谱和非线性时程分析,并评价其抗震性能。结果表明:仅设置竖向支撑的飘浮体系独塔斜拉桥一阶振型为塔梁纵飘,应在其纵桥向设置粘滞阻尼器以限制主梁位移;横桥向设置抗风支座的传统硬抗体系已经难以适应较大的地震烈度,必须采取有效的减隔震方案,以适当降低控制截面的地震响应。根据案例桥梁的结构特点,综合考虑各控制截面的地震响应,选取合适的阻尼参数,在桥塔和主梁间布置横向独立钢阻尼装置,并在过渡墩和主梁间布置弹塑性钢阻尼支座,该布置方式对大桥的减震效果最佳,证明此减隔震设计方案合理可靠。     

塔梁固结斜拉桥抗震性能研究

大跨度塔梁固结斜拉桥的抗震性能通常弱于漂浮体系斜拉桥，由此造成的地震作用下结构受力状态较差，因此为确保塔梁固结斜拉桥在地震响应下的抗震性能，以主跨为150 m的塔梁固结斜拉桥为工程背景，利用midas Civil 2021有限元软件建立塔梁固结斜拉桥全桥的空间动力分析模型，基于控制变量法进行塔梁固结斜拉桥抗震性能分析，分别研究支座屈服刚度、支座底部滑动摩擦系数以及结构阻尼比对斜拉桥固定墩墩底弯矩、桩基础弯矩以及支座最大滑动位移量的影响规律。结果表明，随着支座屈服刚度和支座底部滑动摩擦的增大能够减小支座滑动位移，但是增大了桥墩底部和桩基础的弯矩，而结构阻尼比的增大能提高塔梁固结斜拉桥抗震性能，因此根据分析抗震设计参数组合取屈服刚度15 000 kN/m、摩擦系数0.03以及结构阻尼比0.05,能够提高塔梁固结斜拉桥抗震性能，也为类似工程抗震设计提供借鉴参考。     

塔梁间纵向弹性约束对斜拉桥抗震性能的影响

目前漂浮、半漂浮体系斜拉桥是广泛采用的的斜拉桥体系。在地震荷载作用下这两种体系的内力反应比较小,而位移反应比较大,常常不能满足要求。对塔梁间纵向弹性约束对斜拉桥抗震性能的影响进行了理论分析和实例计算。计算结果表明它能显著的减小漂浮、半漂浮体系斜拉桥在地震作用下的位移反应,又能使内力反应满足抗震要求,因此它不失为一种有效的改善漂浮、半漂浮体系斜拉桥抗震性能的手段。     

承台结构形式变化对大跨斜拉桥抗震性能的影响分析

以一座大跨斜拉桥为工程背景,基于sap2000有限元软件,建立了考虑群桩-土动力相互作用的三维有限元模型,分别计算了分离式承台与哑铃型承台两种承台形式下大跨斜拉桥的振动特性与地震响应,探讨了主塔基础承台形式对大跨斜拉桥抗震性能的影响。分析结果表明：主塔基础承台形式的变化对结构纵桥向抗震性能的影响不大,而对结构横桥向抗震性能影响较大;对于本桥而言,主塔基础承台形式采用分离式承台时对主塔结构的抗震性能有利,而采用哑铃型承台时对主塔基础的抗震性能有利,因此,应综合考虑并予以选择承台形式。     

辅助墩对大跨独塔混合梁斜拉桥力学性能的影响

以大跨独塔混合梁斜拉桥为对象,分别建立有辅助墩和无辅助墩两种结构体系有限元模型,通过两种结构体系的计算对比分析,从静力特性角度,研究了辅助墩对斜拉桥的受力性能的影响。静力性能的影响通过对比桥梁在恒载、温度荷载、移动荷载以及这三种荷载进行荷载组合工况作用下的主梁和主塔的弯矩差别,研究结果表明:边跨增设辅助墩对于塔梁墩固结的大跨独塔混合梁斜拉桥有一定的影响,这些影响有利有弊,在设计中需要权衡考虑。     

徐盐新洋港斜拉桥地震响应及减震分析

通过对不同体系抗震设计经济成本、不同减震措施的减震率、粘滞阻尼器参数等方面进行研究分析,确定徐盐高速铁路新洋港大桥合理、经济的抗震设计方案,为今后类似斜拉桥的抗震设计提供参考。研究结果表明:结合桥址地质条件,支承体系抗震设计相关成本为半漂浮体系的1.3倍左右;粘滞阻尼器对塔底弯矩及梁端位移的减震率均在40%以上,而摩擦摆支座减震率仅在10%左右;对粘滞阻尼器进行了参数分析,塔底弯矩-阻尼系数曲线存在拐点,塔底弯矩先减小后增大;梁端纵向位移与阻尼系数呈负相关关系,与阻尼指数呈正相关关系。综合生产条件及经济成本考虑,建议粘滞阻尼器参数选为C=4 000 kN·(m·s~(-1))~α,阻尼指数α=0.2。     

大跨度斜拉桥地震易损性及可恢复性分析

为了研究地震作用下斜拉桥主塔的抗震能力，评估其抗震可恢复性，以一座独柱式大跨径混凝土斜拉桥为例，采用SAP2000有限元分析程序建立结构动力计算模型，通过增量动力分析法（IDA）分析结构的横向地震响应；选用X-TRACT软件对主塔划分的各关键截面进行了弯矩-曲率分析和损伤标定，对IDA分析的数据进行处理，拟合得到了主塔各关键截面的地震易损性曲线，确定主塔容易损伤部位及演变规律；基于可恢复性的理念开展结构的抗震可恢复性分析. 研究结果表明:在横向地震作用下，主塔底部截面是所选截面中最容易损坏的部位；在地震动强度0.150g和0.271g作用后，自身的抗震能力由80.6%降到46.7%，随着地震动强度的增大，抗震储备能力不断降低.      

三塔斜拉桥的动力特性研究

桥梁结构的动力特性是结构抗风性能和抗震性能研究的基础。以在建的某跨海大桥为工程背景,采用通用有限元软件ANSYS建立本桥空间有限元模型。计算分析了不同的索塔形状(双曲海豚塔和主直副曲海豚塔)斜拉桥的动力特性。分析结果表明:两种结构的斜拉桥的振型基本相同,但双曲海豚塔斜拉桥的频率较主直副曲海豚塔斜拉桥的高。     

独塔斜拉桥施工控制中的参数敏感性分析

为探究独塔斜拉桥施工控制过程中参数变化对桥梁成桥状态的影响,以保靖县酉水三桥为项目依托,采用MIDAS/Civil建立该桥空间有限元模型,对施工过程中相关参数敏感性进行对比分析.计算结果表明:扣索索力为该独塔斜拉桥施工过程中的最敏感参数,其对主梁位移、主梁应力、主塔塔顶位移以及塔根应力的影响均较大,其次为结构自重与整体温度,混凝土弹性模量的影响基本可忽略不计.在酉水三桥施工监控中应加强对扣索索力、结构自重与整体温度3个参数的控制.     

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.      

稳定索对三塔斜拉桥动力性能的影响

分别对无稳定索和有稳定索的三塔斜拉桥进行了模态分析和反应谱分析.计算结果表明,稳定索的设置提高了三塔斜拉桥的竖向弯曲振型频率,降低了塔顶和跨中在地震作用下的位移反应.     

客运专线斜拉桥梁轨相互作用设计参数

采用非线性弹簧模拟桥梁和轨道的相互作用,根据相关文献的试验结果对模拟方法进行验证。以沪昆客运专线上某槽型截面独塔斜拉桥为算例,采用大型通用有限元软件ANSYS建立了塔-索-轨-梁-墩统一的空间有限元模型,对斜拉桥钢轨纵向力的传递规律进行了分析,研究了纵向阻力模型、斜拉桥结构体系、温度荷载与风荷载等设计参数对钢轨纵向力的影响。分析结果表明:钢轨纵向阻力可按理想弹塑性模型进行简化;与漂浮体系相比,塔梁固结可减小约30%的钢轨纵向力;在计算钢轨伸缩力时可按照梁体升温15℃和拉索升温40℃加载;在风速较大的地区,风力引起的斜拉桥上钢轨纵向力可超过60kN。     

部分斜拉桥的设计计算分析研究

某双塔三跨预应力混凝土单索面部分斜拉桥,孔跨为80＋128＋80=288m,采用塔梁固结、塔墩分离的结构体系,墩顶设支座的结构形式。以该桥为例,浅析了预应力混凝土部分斜拉桥的桥型特点、受力特性,主要论述了该类桥型的设计计算分析要点,可以为同类桥梁的设计提供参考。     

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。     

开封黄河公路大桥主桥设计

以大广高速开封黄河公路大桥主桥为例,对部分斜拉桥主桥的构造特点分析和参数计算表明,部分斜拉桥主梁刚度较大。当修建斜拉桥桥塔受到限制、多跨斜拉桥刚度较难满足要求,而部分斜拉桥桥梁刚度完全能够满足要求时,采用部分斜拉桥也是一种很好的选择。     

基于GPS技术的大跨桥梁实时动态监测系统

大跨度桥梁,特别是主梁为钢结构的跨江大桥,其变形受台风、地震、车辆以及温度变化等因素的影响很大,对其进行实时动态的变形监测,能够获取桥梁在各种荷载作用下的变形数据,了解其工作状况,进一步掌握其变化规律。以江阴大桥结构健康监测系统中的GPS桥形在线监测系统为例,详细介绍了GPS监测系统的组成和数据分析,实践证明,该系统能够精确地记录大桥在车辆、风荷载以及温度变化情况下结构主梁和主塔的位移特征,从而为验证结构抗风、抗震设计和大桥的日常安全维护提供可靠依据。     

行波效应对大跨斜拉桥减震控制的影响

为了研究行波效应对斜拉桥减震控制地震反应的影响,推导了多点地震动输入下的大跨桥梁减震控制计算方法,以一座大跨飘浮体系斜拉桥为实例,在桥塔和桥墩处设置阻尼器,建立其三维有限元模型,分析了行波输入下半主动控制和被动控制对斜拉桥的减震效果。计算结果表明:半主动控制比较缓和地控制桥梁的地震反应,而被动控制则急剧地控制桥梁的地震反应,因此,要慎用被动控制;行波效应对无控制、半主动控制和被动控制斜拉桥的桥塔均具有很小的不利影响,仅使桥塔内力增大约10%,对主梁均具有显著不利影响,使主梁内力增大近8倍;行波效应对半主动控制和被动控制减震效果的不利影响很小,没有出现明显的控制效果变差的现象。