桩土效应对大跨度连续刚构桥竖向振动特性的影响

以一座大跨度连续刚构桥为例,采用有限元软件Midas Civil建立了考虑桩土效应和不考虑桩土效应的有限元模型,对比分析了桩土效应对结构动力特性的影响,计算结果表明:桩土效应对桥梁结构的振型变化影响不大,但对其自振频率影响较大,且随着振型阶数的增加,误差就越大;等效嵌固法在合理的取值范围内能有效地模拟桩土效应,建模相对简单,对于地质条件差、跨径大且结构形式复杂的桥梁,为获取精确、符合实际的结构动力特性计算结果,建议采用m法模拟群桩效应。     

钢拱塔斜拉桥动力特性影响参数分析

为研究钢拱塔斜拉桥的参数对其动力特性的影响.以西安富裕路沣河大桥(钢拱塔斜拉桥)为工程背景,分析了结构自重、刚度、有无纵向水平索、索力大小对该类桥梁动力特性的影响.其结果表明:自振频率随结构自重增加而逐渐减小,主梁自重对桥梁自振频率影响较大,钢拱塔自重次之,拉索自重影响最小.桥梁自振频率随结构刚度增大而逐渐增大,当刚度...     

预应力混凝土连续梁桥抗震性能研究

依托某跨径布置为（47.5＋85＋47.5）m的预应力混凝土连续梁桥,计算分析了考虑和不考虑桩基桩-土之间的相互影响对预应力混凝土连续梁桥的动力和抗震性能的影响。采用桥梁分析软件MIDAS/Civil 2010建立了该桥的两种三维有限元模型,进行了自振特性分析,并应用反应谱法和时程分析方法计算了该桥的地震响应。分析结果表明,考虑桩基桩-土之间的相互作用使结构变柔,频率减小;顺桥向抗震设计由制动墩控制;考虑和不考虑桩-土之间的相互作用,对桥梁结构影响复杂。     

考虑桩土相互作用的车-轨-桥系统地震响应分析

弄清桩土相互作用对车桥系统地震响应的影响对于研究地震引起的高速铁路桥上列车行车安全问题十分必要. 基于列车-轨道-桥梁耦合振动理论,采用Winkler地基梁模拟群桩基础并通过m法计算弹簧参数,建立了地震作用下的列车-轨道-桥梁-群桩耦合振动模型,并编制了仿真分析程序. 以某（88 + 168 + 88）m预应力混凝土连续刚构桥为例,分别建立了考虑桩土相互作用的群桩基础模型以及作为对比的刚性基础模型和弹性基础模型,通过输入3条典型地震波,计算对比了3种模型的耦合振动响应,研究了桩土相互作用的影响. 结果表明:地震作用下桩土相互作用对桥梁、轨道和列车子系统动力响应的影响横向大于竖向,且对桥梁、轨道子系统动力响应的影响大于列车子系统;对于本文的计算条件,不考虑桩土相互作用会使桥梁、轨道和列车子系统的动力响应偏小,其中列车的脱轨系数、轮重减载率和轮轴横向力平均值分别偏小5.8%、8.6%和9.0%;桩土相互作用对列车行车安全性指标的影响不会随车速的变化而变化. 本文的研究成果可为震区高速铁路桥梁的抗震设计提供参考.      

考虑SSI的整体式钢桥抗震性能参数分析

利用SAP2000建立了某整体式钢桥的三维有限元模型, 采用非线性弹簧单元和阻尼单元模拟地震作用下桥台-土和桩-土之间的相互作用, 分析了桥梁的模态、非线性时程与相应的参数, 研究了考虑土-结构非线性相互作用的整体式钢桥动力特性和抗震性能, 以及整体式桥台系统的主要设计参数对此类桥梁动力特性和抗震性能的影响。研究结果表明: 压实台后填土、增加桥台高厚比、增加桩周土刚度将使桥梁结构纵向主频增加约6.5%~16.0%, 而H型钢桩的朝向影响仅为1.6%左右; 结构地震响应随着桥台高厚比增加而明显降低, 桥台高厚比为1.44时, 桩顶截面处于塑性阶段, 而高厚比增大到3.15和3.85后, 桩保持弹性状态; 随着台后土密实度的减小, 结构的地震响应明显增大, 增幅大都在40%以上; 桩的朝向由绕强轴弯曲调整为绕弱轴弯曲时, 桩的最大弯矩减小, 但弯曲应力增大, 材料由弹性进入塑性阶段; 随着桩周土刚度增大, 桥梁位移响应明显减小, 桩顶、台顶最大位移及墩底弯矩减小50%左右, 但是桩顶弯矩增大40%以上, 桩的朝向对此几乎无影响; 在满足设计要求及合理范围内, 建议采用高厚比较大与柔性较高的桥台, 并压实台后填土以减小整体桥结构的地震响应, 桥台基础采用H型钢桩时, 建议将其朝向调整为绕强轴弯曲以减小桩、桥台和墩柱的最大弯曲应力与位移。      

河东长江大桥抗震性能研究

以四川省泸州市河东长江大桥为研究对象,对其开展抗震性能研究。首先采用Midas civil建立桥梁三维有限元动力分析模型,斜拉索模拟为空间桁架单元,其余构件都模拟为梁单元。为模拟主塔和墩柱下部的桩—土相互作用,用集中质量法将桩—土离散为质量—弹簧—阻尼系统,其中等代土弹簧单元的刚度采用m法确定。根据设计资料及现行规范,确定其场地的地震动参数并生成相应的反应谱,再根据反应谱拟合出有效的加速度时程曲线。建模计算得到桥梁结构的地震动响应,由结果可知各截面强度均满足性能目标要求。     

桩-土-结构相互作用对大跨度CFST拱桥的地震反应的影响

以某大跨度钢管混凝土拱桥为研究对象,桩基础与地基采用J.Penzien质量-弹簧体系模拟。大跨度钢管混凝土(CFST)拱桥的三维有限元模型使用ANSYS软件建立,并进行了桥梁的地震反应空间非线性时程分析,主要分析了考虑桩-土-结构相互作用后,在地震动不同输入方式下该桥的地震反应。结果表明,不同的地震动输入方式下,桩-土-结构相互作用对大跨度CFST拱桥地震反应的影响是不同的。     

梁—墩—桩基的动力特性研究

对大跨度桥的连续刚构部分,应用有限元法建立了三维梁-墩-桩的力学模型,采用大型工程软件对其进行动力特性分析。首先对桩基模型进行合理简化,建立了桩基空间计算模型并计算其动力特性。其次建立刚构桥的动力分析模型,并对无桩、有桩基不考虑土对桩振动的影响和考虑桩土相互作用的计算模型的计算结果加以分析比较。结果表明,桥梁体系的第三阶频率主要受高墩的影响,桥梁桩基对该体系振动特性的影响不明显。     

桩土效应对大跨连续刚构桥的受力性能影响

大跨连续刚构桥群桩基础直接影响桥梁下部结构的抗推刚度。为求解大跨连续刚构桥的真实内力与变形,合理研究桥梁的受力性能,计算分析时,须考虑桩土相互作用。运用Midas_civil建立了郴州山店江大桥的仿真计算模型,分析了桩土效应对大跨刚构桥的受力影响。     

大跨径钢桁架拱桥的简单动力特性分析

自振特性是反映桥梁动力特性的主要模态参数,它包括自振频率、振型反映了桥梁的刚度指标,是评价桥梁动力性能的主要依据。采用SAP2000程序,建立了大宁河钢桁架拱桥的三维空间有限元模型,对全桥开展了动力特性分析。分析结果为该类型结构桥提供参考。     

斜拉-悬索协作体系桥基于桩-土-结构相互作用的地震响应研究

以大连湾跨海大桥协作体系桥方案为研究对象,基于大型有限元分析软件ANSYS建立了该桥的三维有限元模型,采用等效嵌固模型模拟了土-桩-结构的相互作用,以此为基础对该方案桥的自振特性进行了分析,重点研究了桩-土-结构相互作用下斜拉-悬索协作体系桥的地震响应,分析结果表明自锚式体系的加劲梁与主塔的纵向位移、塔底、主跨跨中弯矩均大于地锚式体系;但加劲梁竖向位移、主塔塔底轴力则小于地锚式体系。     

小西湖矮塔斜拉桥的动力性能分析

以小西湖矮塔斜拉桥为例,通过引入拉索自振频率影响度的概念,分析了拉索的存在对矮塔斜拉桥自振特性的影响,探讨了矮塔斜拉桥的自振特性与相应连续梁桥(或刚构桥)的区别;在分析矮塔斜拉桥地震反应的基础上,通过引入振型贡献率的概念,分析了高阶振型对矮塔斜拉桥动力性能的影响;分析了矮塔斜拉桥的振型耦联效应.最后较全面地总结了单索面混凝土矮塔斜拉桥的动力特性,对进一步认识矮塔斜拉桥的动力性能有一定的参考意义.     

桩土相互作用对大跨连续刚构桥动力特性的影响

以一座大跨连续刚构桥为例,采用大型有限元分析软件midas/civil建立了全桥离散有限元模型,分别比较了全桥在承台底固结、等效土弹簧和等效嵌固3种不同边界条件下的动力特性。计算结果表明:桩土相互作用对大跨连续刚构桥的振型顺序和振型状态影响不大,但对频率影响较大。忽略桩土相互作用会使计算频率偏大,桩土相互作用对第2阶振型频率影响最大。采用适当深度的等效嵌固桩径可以模拟桩土相互作用。进行全桥动力特性分析时,不建议采用承台底固结简化模拟,建议采用土弹簧法来模拟桩土相互作用,以获取更为精确的动力特性计算结果。     

辅助墩对某独柱式斜拉桥自振特性的影响分析

结构的自振特性决定其动力反应特性,对其进行分析具有十分重要的意义。本文以国内某独柱式双索面半漂浮钢箱梁斜拉桥为例,分别讨论了主塔刚度、辅助墩的个数对其自振特性的影响。     

大跨度钢桁斜拉桥上无缝线路制动力的计算

为探讨大跨度钢桁斜拉桥上无缝线路制动力的传力机制,基于有限元法和梁轨相互作用理论,建立了反映斜拉索、主塔、半漂浮体系等桥梁特征的梁轨纵向相互作用平面模型,分析了斜拉索刚度、主塔刚度以及半漂浮体系中粘滞阻尼器对制动力的影响,并提出了制动力的简化算法.研究结果表明:制动力满足斜拉桥上铺设无缝线路的要求,且其分布规律与普通桥上相同;粘滞阻尼器对制动荷载下斜拉桥上无缝线路梁轨相互作用的改善较明显,有效降低了梁轨相对位移,减小了制动力;与主塔刚度相比,斜拉索刚度对桥上无缝线路制动力的影响较大,因此,设计桥上无缝线路时,可只考虑斜拉索刚度的影响.     

地震下单桩动力响应的有限元模拟

采用ANSYS结构分析软件建立三维有限元实体模型,计算了地震作用下桩-土动力相互作用体系的动力反应．分析了体系的加速度反应、位移反应、桩身应变、桩身挠度、桩身弯矩、桩身剪力和桩土间接触压力等方面,并探讨了桩土刚度比、上部荷载等参数对桩-土相互作用体系的影响．     

基于土-结构相互作用的隔震连续梁桥的地震响应

以典型三跨隔震连续梁桥为工程背景,采用Bouc-Wen滞回恢复力模型,模拟LRB（lead rubber bearings）的力-位移非线性特性,建立了考虑土-结构相互作用的多质点系集中质量有限元计算模型,编制了运用Wilson-θ逐步积分法求解增量形式的土-结构体系非线性运动方程的时程分析程序.利用程序并结合算例分别对考虑土-结构相互作用与按照墩底固结假设的两种桥梁模型进行了隔震前后的时程对比分析.结果表明：在Ⅰ、Ⅱ类场地土上,考虑土-结构相互作用与按照墩底固结假设相比,前者得到的地震响应峰值较大,但峰值相差不大.Ⅲ类场地上,前者的地震响应峰值比后者大得多,不能忽略土-结构相互作用的影响;在同一场地类型下,隔震率对是否考虑土-结构相互作用并不敏感,但Ⅰ、Ⅱ类场地上的隔震效果要明显优于Ⅲ类场地.     

基于拉索等效弹模修正的大跨度斜拉桥动力特性及参数分析

研究斜拉桥动力特性是桥梁结构动力分析的前提和基础,以大跨度斜拉桥为研究对象,首先运用大型有限元通用软件ANSYS建立斜拉桥空间有限元模型,并用Ernst公式对其拉索等效弹性模量进行修正,其次分析了大跨度斜拉桥的动力特性以及结构参数对动力特性的影响,其研究结论可为该桥梁结构体系下的车振、风振、地震等设计提供依据和参考。     

桩-土-上部结构共同耦合作用下弹塑性地震反应分析

针对某框架结构进行了在地震作用下桩-土-上部结构共同耦合作用时的上部结构弹塑性动力特性和规律的研究.结果表明:是否考虑桩-土-上部结构共同耦合作用时的弹塑性地震反应分析对计算结果有较大的影响;考虑桩-土-上部结构共同作用后柱应力在不同的楼层有放大现象,按折减系数方法来考虑相互作用并非总是安全和合理的,设计时应充分考虑弹塑性地震反应的影响.     

铁路悬索桥自振特性及结构参数的研究

大跨度桥梁的自振特性分析是桥梁抗震、抗风设计以及进行车桥动力相互作用分析的基础，结构的自振频率是大跨度桥梁动力特性的关键参数。本文以武汉天兴洲长江大桥大跨度悬索桥方案为工程背景，对其进行自振特性的计算，并就几项结构参数对自振特性的影响进行了分析，得出了一些合理的、有意义的结果。