行波激励下不对称连续刚构桥的动力响应

利用有限元分析软件,结合工程实际建立了一座3跨不对称高墩大跨连续刚构桥的空间抗震有限元模型,通过时程分析法分别计算了行波效应及一致激励下桥墩的地震响应。结果显示:小跨径T构的墩将分担较大的纵向内力,大跨径T构的墩将分担较大的横向内力;考虑行波效应后,结构的内力均有不同程度的增大,而结构的位移却呈现减少的趋势,结构的振动周期延长。     

墩高差对大跨连续刚构桥地震响应的影响分析

为了分析墩高差对大跨连续刚构桥地震响应的影响,使用大型通用有限元软件Midas Civil建立了3种不同墩高差的有限元模型,模型考虑桩-土相互作用。运用反应谱法进行一致激励,得出了主梁及桥墩关键截面位移和内力的变化规律。结果表明:墩高差对主梁位移与内力影响较大,对于存在墩高差的桥梁,应着重考虑高墩的抗推刚度与矮墩的截面抗力。     

洛河特大桥抗震性能计算

为了准确计算洛河特大桥的地震反应,基于大跨径桥梁地震反应分析方法,建立了考虑桩-土相互作用的全桩模型,将波速大于500 m.s-1处的桩截去,并考虑桩-土相互作用的截桩模型与考虑各桥墩处场地土不同所产生的多点激励以及地震波有限波速传播所引起行波效应的大质量模型,采用大型通用有限元程序ANSYS进行桥梁三维地震动态时程分析。结果表明,高墩的位移响应与轴力大;墩越矮,横桥向剪力、顺桥向剪力以及顺桥向弯矩越大;截桩模型与全桩模型的位移响应在横桥向与顺桥向的最大偏差分别为7.4%与8.2%,故截桩模型可用作长桩桥梁时程的简化分析;大质量模型受质量块的大小以及桥墩高差的影响较大,跨径小于160 m以及桥长小于660 m的连续刚构桥对行波效应不敏感,因此,在高墩大跨径连续刚构桥抗震设计时,应考虑桩-土相互作用,并加强高墩的延性设计与矮墩的截面抗力设计。     

大跨连续刚构桥行波效应分析

随着桥长的增长,大跨桥梁的地震反应随着地震动输入在空间上的不同而效应逐渐明显,采用大质量法,采用输入波速为300 m/s、600 m/s、1 200 m/s、1 800 m/s、3 000 m/s对地震作用下连续刚构桥进行空间效应地震反应分析,结论表明:考虑行波效应时,结构的内力和位移值与输入的地震动有关,视波速越小,内力和位移变化越剧烈,对于高低墩不同的情况,矮墩的反应剧烈程度与高墩不同,与输入的地震波波速有关。     

基于功率谱法分析场地效应对大跨度连续刚构桥的影响

以一座全长为346 m的预应力混凝土连续刚构桥为基础,建立全桥计算模型,采用由规范反应谱生成的相应的功率谱,分6种工况对桥梁进行激励;通过多点激励与一致激励的对比,分析了场地效应对连续刚构桥的影响.结果表明:对于高墩大跨度连续刚构桥,场地效应主要对跨中截面不利,并使桥墩墩底内力产生突变.     

高墩大跨连续刚构桥地震响应时程分析

为了给高墩、大跨连续刚构桥的抗震设计提供参考,本文以"城川河大桥"为工程背景,用有限元分析软件Midas/civil2012建立其三维有限元动力计算模型,从而考虑行波效应对该类桥梁的地震响应影响进行比较。     

地震动入射角对空心薄壁高墩桥梁地震易损性的影响

为了充分评估空心薄壁高墩大跨桥梁结构的抗震性能, 以中国西部某四跨高墩刚构-连续组合体系桥梁作为研究对象, 基于三维地震易损性分析方法, 计入竖向地震动的影响, 结合现行桥梁抗震设计规范, 采用增量动力分析方法讨论了水平地震动入射角对桥梁构件地震易损性的影响; 依据一阶可靠度理论分析了地震动入射角对桥梁结构系统易损性的影响规律。研究结果表明: 2#、3#刚构桥墩的弯曲和剪切易损性云图与1#、4#悬臂墩的弯曲和剪切易损性云图差异明显, 桥墩弯曲和剪切的地震易损性不仅与地震动入射角有关, 还与桥墩结构形式有关; 支座在轻微损伤、中度损伤、重度损伤及完全损伤状态下的损伤概率分布相似, 地面峰值加速度为0.4g时, 最大损伤概率的地震动入射角为0°和180°, 当地面峰值加速度大于0.6g时, 轻微损伤和中度损伤的最不利入射角为0~180°, 支座变形的最不利地震动输入方向主要为纵桥向和横桥向。由此可见, 各关键构件的不同损伤指标下的损伤概率随地震强度、方向变化的规律各不相同; 不同损伤指标下系统及各构件的最不利地震动入射角及其区间数量和范围也各不相同; 仅讨论纵桥向或横桥向构件地震易损性不能合理评估桥梁结构的实际抗震需求, 采用三维地震易损性分析方法能准确定位最不利地震动入射角, 实现高墩大跨桥梁结构抗震性能的准确评估。      

双柱式桥墩刚度对桥梁地震响应分析

为研究桥墩刚度对高墩桥梁抗震性能的影响,以带溪高架桥为研究背景,利用midas-civil选波工具选取合适地震波,建立了一致激励地震作用下的连续梁桥,并考虑P-Δ效应和非线性的影响,分析桥墩高度、桥墩截面尺寸及形式对桥梁抗震影响。通过改变墩径（墩径由1.2 m变化至2.4 m）抗震分析表明双柱墩直径对墩顶位移影响效果并不明显,墩径过大会导致桥墩内力较大;对不同墩高（墩高由20 m变化至50 m）地震响应分析表明墩高对墩顶位移起到控制作用,但墩高变化对桥墩所受轴力影响不大;由于P-Δ效应和约束影响,全桥为中间高墩、两边矮墩时具有较小的地震响应;在墩高为30 m情况下,相对于薄壁墩和实体墩,双柱式墩具有较好的抗震性能。     

大跨PC连续刚构桥抗震研究进展综述

我国已建设大量的大跨PC (prestressed concrete)连续刚构桥，其墩高可达百米及以上，存在遭受强震的可能，尤其是在西部高地震风险区，连续刚构桥主墩与主梁是刚性连接，主梁与桥墩共同承担地震力.为促进刚构桥的抗震研究，首先，梳理了国内外近期经受地震考验的几座刚构桥的震害表现；然后，从抗震理论及模型试验、减隔震（耗能）设计和震后修复等方面，对连续刚构桥桥墩、上部结构、基础等主要构件以及全桥整体抗震性能等热点问题进行了评述，刚构桥具有良好的抗震性能，高阶效应及墩梁固结处纵桥向弯矩对桥墩地震反映影响较大，模型试验及理论分析中主梁开裂及损伤问题易被忽视，低墩或双柱墩刚构桥已展开墩底及基础隔震研究；最后，对未来可开展研究方向进行了探讨，强震下箱梁的开裂机理及损伤控制，基于新型材料及耗能构件组成的高墩，基础隔震及高墩底部隔震的实用技术，箱梁及空心墩的地震损伤识别及震后修复，（近）跨断层地震作用下刚构桥的渐进倒塌机理与防止.     

高墩深水大跨度连续刚构桥非一致地震响应分析

讨论了高墩深水大跨度连续刚构桥的地震响应分析。提出一种适用于计算深水桥墩的地震动水压力公式,在有限元模型中采用附加质量的方法计入该作用,并考虑非一致激励和桩土耦合对桥梁结构的作用,并对不考虑动水压力和考虑动水压力工况进行比较。分析表明,考虑动水压力时的地震反应内力和位移比不考虑动水压力时的地震反应内力和位移大。分析结果可以为连续刚构桥的抗震设计提供参考。     

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。     

地震响应下矮墩大跨连续刚构桥下部结构受力分析

矮墩大跨连续刚构桥的墩身刚度大,其地震响应下的下部结构受力比高墩大跨连续刚构更加不利。针对这一状况,利用MIDAS/Civil软件对淮河特大桥下部结构进行分析,对比了高矮墩下部结构的地震响应受力行为,强调矮墩下部结构与高墩相比需增大配筋率,并提出了有利于下部结构受力的改善措施。     

连续刚构桥行波效应分析

以采用MIDAS建立一座5跨连续刚构桥的有限元计算模型,分析其动力特性以及考虑行波效应下的地震响应,并对比了一致激励下的地震响应结果。     

基于ANSYS的连续刚构桥地震响应分析

连续刚构桥是山岭重丘区的一种常见桥梁形式,但目前对其抗震性能研究尚少。以某三跨连续刚构桥为例,首先采用ANSYS有限元软件建立桥梁三维实体计算模型,其次分析该连续刚构桥在模拟震动条件下其主跨跨中、墩梁固结处的位移以及加速度响应,基于此分析该连续刚构桥在模拟震动条件下全桥最大的位移响应与内力响应。研究结果表明:连续刚构桥在地震波的影响下,墩梁固结处内力响应较其他位置响应最为明显;就地震波对连续刚构桥影响程度而言,纵桥向地震波影响程度大于竖桥向及横桥向地震波;在连续刚构桥设计施工过程中,建议严格控制墩梁固结处材料选用及施工质量控制,保证桥梁在震动情况下仍处安全状态。     

近断层山区高墩大跨连续刚构桥减隔震设计

高墩大跨连续刚构桥在西部山区应用非常广泛,当桥梁位于近断层地区时,迫切需要解决桥梁抗震问题。以云南某高墩大跨连续刚构桥为工程背景,基于合理混凝土本构对比减震与非减震结构地震响应,提出了优化减震设计方案。     

地震空间变化性对高墩铁路桥碰撞响应的影响

为了研究不同地震动参数对高墩铁路桥碰撞的影响,以一座典型高墩铁路桥为例,基于OpenSees平台采用弹塑性动力时程分析方法对其在一致激励及多点激励下的碰撞响应进行了理论分析.首先,采用Hertz-damp模型充分考虑了结构在碰撞过程中的能量耗散和刚度变化;其次,依据中国桥梁抗震规范并基于"谱兼容"的方法选取了符合不同场地条件的天然地震记录;最后,在此基础上完成了考虑行波效应和场地效应的高墩桥碰撞响应对比分析.研究结果表明:地震动的空间变化性不但会对桥梁结构的内力产生显著影响,还会增大结构的振幅或加剧相邻结构之间的不同步振动,从而显著增大碰撞发生的概率和碰撞力的大小,在桥梁的抗震设计中应考虑其对桥梁结构碰撞产生的影响,否则会错误的估计结构的响应;行波效应会改变地震动的相位角,对梁-梁处的碰撞影响更为显著,特别是视波速较小时,而场地效应会增大地震动的幅值,对梁-桥台处的碰撞影响更为显著,在进行防撞减撞设计时不但要考虑地震动的空间效应,还应充分考虑导致结构不同部位发生碰撞的主要因素,以便采取合适的减撞措施和设计方法.      

高烈度区高墩大跨桥梁抗震设计

以高烈度区一座高墩大跨桥梁为例,采用非线性时程分析法,对其结构动力特性及抗震性能进行分析,得出不同约束情况下的全桥地震响应,从而对该桥提出相对合理的抗震设计理念和思路。同时,探讨了大跨高墩连续刚构桥的延性设计方法。     

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.     

横向陡坡地形对桥梁地震响应的影响

以某公路桥梁为工程背景,以其有限元模型为基准模型,对横向陡坡地形下和常规地形下双柱墩梁桥的地震反应进行对比分析。结果表明:横向桥墩刚度差异会放大桥梁的最大加速度,对桥墩的抗震不利;基准模型的高墩的最大位移大于低墩,高低墩纵向位移不一致导致盖梁的扭转,对盖梁受力不利;横向桥墩刚度差异将导致主梁内力增大和矮墩的剪力大于高墩等不利影响。     

公路桥梁抗震设计方法及实例分析

基于公路桥梁抗震设计要点及常用抗震设计方法,以某连续刚构桥为依托,通过数值计算对桥梁结构自振特性、不同等级地震作用下的桥梁结构响应进行了分析,阐述了桥梁抗震设计方法的应用过程。研究表明:该桥在E1及E2地震动作用下,主结构均处于弹性工作状态,主结构强度满足抗震设计需求;矮墩受力更为不利,针对类似桥梁,需要更为关注矮墩的抗震性能;该桥在E2地震作用下,主梁的位移略大于伸缩缝的最大伸缩量,建议进一步优化伸缩缝选型。