行波效应对铁路斜拉桥地震反应的影响

阐述了应用大质量法模拟行波效应的基本原理,推导了大跨度桥梁考虑行波效应影响的分析模型及求解方法.以某一实际铁路大跨斜拉桥为工程背景,分析了在不同的视波速下的行波效应对斜拉桥主塔地震反应的影响,并与一致激励下的结果进行了对比.结果表明:行波效应对铁路斜拉桥主塔的地震反应影响较为显著,进行抗震设计时,应重视行波效应对主塔的不利影响.     

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。     

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.      

行波效应对大跨多塔悬索桥地震反应的影响分析

以一座大跨3塔悬索桥为工程背景,采用时程分析法分析了行波效应对大跨多塔悬索桥地震反应的影响,比较了行波作用下不同结构体系地震反应的变化规律.研究结果表明:行波效应可能会使边塔的地震反应有较大增长,但对中塔的地震反应影响不大;行波效应对边、中塔基础及梁端位移的反应影响不大;结构体系的变化对行波效应有一定影响,当中塔由沉井基础变为桩基础时,行波效应对边塔的地震反应影响增大;而当中塔与主梁之间设置弹性索,中塔由桩基础变为沉井基础时,行波效应对中塔的地震反应影响增大.     

独塔斜拉桥拱形主塔动力特性分析

斜拉桥的主塔动力分析是斜拉桥设计的行为基础,结合海城市同泽大桥主桥对拱形主塔结构采用多振型反应谱法在E2地震力作用下的动力特性进行了分析,结果显示横桥向的地震力响应对结构影响较大;采用有限元法对拉索顶、塔梁固结顶、塔根部三个截面进行分析和抗震验算,桥梁满足设计规范要求。     

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。     

基于ANSYS的大跨斜拉桥行波效应分析

以宁波大榭二桥为例,采用有限元ANSYS程序,分析了考虑行波效应下大跨斜拉桥的地震反应,并与一致激励作用下的结果做了比较。分析表明,不考虑行波效应对斜拉桥的主梁不利,而对塔底、墩底内力是偏安全的。     

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。     

广东金马大桥三维地震时程反应研究

广东金马大桥主桥为双索面混凝土独塔斜拉桥与T形刚构的协作体系,其独特结构体系的成功实施引起了工程界的巨大关注.文中采用4组人工生成的地震波,考虑多点激励、行波效应以及结构的几何非线性因素的影响,在竖向、纵向和横向地震波输入下,对金马大桥进行了地震响应研究,分析比较了多点线性一致激励、多点非线性一致激励以及多点行波效应输入情况下主梁、主塔、边墩等控制截面的内力和位移响应时程结果,并对其影响规律进行讨论.由于时域分析采用精细逐步积分格式,使计算结果更加精确.     

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.      

大跨度斜拉桥铅芯橡胶支座的参数优化

提出了一种采用铅芯橡胶支座进行大跨度斜拉桥减震分析方法;分别建立了大跨度斜拉桥、铅芯橡胶支座的空间有限元分析模型,采用时程分析方法计算了桥梁地震响应;用正交设计法对铅芯橡胶支座进行了参数优化.研究表明:经过优化设计的铅芯橡胶支座能有效的减小斜拉桥在地震下响应.     

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。     

四方台斜拉桥在组合地震作用下的反应谱响应分析

结合某斜拉桥的工程实例,采用大型有限元分析程序ANSYS,选取空间BEAM4、LINK8单元建立了斜拉桥三维动力计算模型,进行了模态分析;并在此基础上,采取欧洲规范,进行了该斜拉桥在纵、横和竖向三向组合地震作用下的反应谱分析,并给出了主梁和塔的内力、位移地震响应.     

布索形式对斜拉桥抗震性能的影响

从斜拉桥抗震概念设计的角度出发,对竖琴形、扇形和辐射形三种不同索面布置形式的斜拉桥进行了建模,并对此三种不同模型的动力特性、顺桥向时程响应进行了对比分析.研究结果表明：纵飘振型对斜拉桥的地震响应尤其是塔顶、跨中的位移响应有显著的影响;而斜拉索的顺桥向布置形式对斜拉桥的纵飘周期影响显著,随着主梁与斜拉索平均倾角的减小,纵向刚度逐渐增大,从而纵飘频率增大;索型不同,地震作用下最危险拉索的位置不同.     

主塔基础形式对超大跨斜拉桥抗震性能的影响

以泰州过江超大跨斜拉桥为例,就主塔分别采用高桩承台基础和沉井基础两种形式,对比研究桩基础大质量承台参与结构高阶水平向振型的质量参与系数分布、周期分布等特点,输入人工地震动参数,针对两种主塔基础方案采用线性时程分析方法计算桥梁结构控制部位地震反应并进行比较,再就桩基础方案中大质量承台对承台底水平反力的贡献进行时域和频域分析。研究表明,与沉井基础相比,主塔桩基础大质量承台参与结构高阶振动对超大跨斜拉桥动力特性和地震反应有重要影响,特别对主塔基础水平反力有显著的倍增效应,增大了超大跨斜拉桥的地震易损性。     

不同结构体系斜拉桥抗冲击动力响应

为了探讨斜拉桥抗常规武器冲击的动力响应,为重要桥梁设施工程防护和修复提供重要的理论依据,用LS-DYNA非线性动力有限元程序,针对长杆射弹冲击桥塔的危险情况,对不同结构体系———刚构体系、支承体系和漂浮体系斜拉桥抗冲击动态响应进行了数值模拟分析,比较了结构体系不同对斜拉桥抗冲击动力响应的影响.研究表明,桥塔纵桥向被撞击区域的局部变形最大,3种结构体系中漂浮体系被撞击区域的局部变形最小;刚构体系中塔抗冲击的塑性动力变形最大,冲击破坏危险性最大,其桥面系主梁的振动响应也最明显.     

Experimental Study on Shear Lag Effect of Partial Cable-Stayed Bridge and Elasto-Plastic Seismic Analysis

The project of Xiaoxihu Yellow River Bridge in Lanzhou is chosen as partial cable-stayed bridge. To get the shear lag effect and anti-earthquake performance of the actual bridge under various loading conditions, organic glass scaled model was adopted to have an experiment and a theory research at one time. The experiment result is the basically same as the theory calculation which proves the FEA method can well calculate shear lag effect and dynamical performance. As a result, because the bridge is located in a seismic area of 8 degree, an elasto-plastic seismic checking is performed by customized FEA program in this paper.