徐水河大桥地震响应分析

徐水河大桥是位于地震区的钢筋混凝土连续刚构桥。结合徐水河大桥主桥的设计情况,建立了动力分析有限元模型,对钢筋混凝土连续刚构桥全桥动力特性进行了计算,分别选用了50年超越概率10％(P1)和50年超越概率2％(P2)两个水准的反应谱进行了大桥的抗震分析。根据抗震分析的结果绘制了结构在地震作用下的内力包络图,对塑性铰出现的位置进行了判断,对徐水河大桥各个桥墩在两水准地震作用下的弹塑性行为做出了评估,并对原设计方案提出了合理的建议。     

太枣沟大桥地震响应分析

太枣沟大桥是位于地震区的钢筋混凝土连续刚构桥。结合太枣沟大桥主桥的设计情况,建立动力分析有限元模型,对钢筋混凝土连续刚构桥全桥动力特性进行分析,分别选用50年超越概率10%和50年超越概率2%两个水准的反应谱进行大桥的抗震分析。根据抗震分析的结果绘制结构在地震作用下的内力包络图,对塑性铰出现的位置进行判断,对太枣沟大桥各个桥墩在两水准地震作用下的弹塑性行为做出评估,并对原设计方案提出合理建议。     

地震激励桥梁基础减隔震支座性能研究

以某工程项目为对象,以50 a 10%超越概率E1 (地震作用)和50 a 2%超越概率E2 (地震作用)的地震动加速度时程数据为输入参数建立有限元模型来分析普通橡胶支座和双曲面球形减震支座对桥梁整体结构抗震特性的影响作用。研究结果表明:E2地震力作用下,双曲面球形减震支座下梁端横向和纵向位移均大幅度下降,支座横桥向位移增加,橡胶支座纵向位移增大而滑动支座纵向位移减小,减隔震支座降低了相邻主梁碰撞而造成结构震害; E1地震力作用下,桥梁立柱和桩基结构在橡胶支座和双曲面球形减隔震支座下均不会发生基于结构抗弯能力不足而导致基础震害,但双曲面球形减隔震支座下桥梁立柱底部和桩基弯矩均大幅下降;E2地震力下,橡胶支座的1#、2#桥墩立柱和1#、2#、3#、4#桥墩桩基结构弯矩超过结构的抗弯承载能力,桥梁立柱和桩基结构均会发生严重破坏;双曲面球形减隔震支座下桥梁立柱底部和桩基弯矩均大幅下降,低于桥梁立柱的抗弯承载力,桥梁结构不会发生结构破坏。     

两水准地震设防下的斜拉桥体系易损性分析

针对中国规范所定义的E1,E2地震下的结构性能进行的地震易损性研究尚不充分问题,提出两水准地震作用下结构性能的概率评估方法,推导了设计地震下地震风险的理论公式,并以特大跨斜拉桥为例来阐述该方法,建立考虑多种非线性效应的斜拉桥有限元模型,斜拉桥关键构件(桥塔、桥台、支座、阻尼器)和结构体系的概率需求地震模型以及地震易损性方程;拟合所在场地的地震危险性曲线方程,得到不同重现期地震下构件和体系的损伤概率;计算E1,E2两水准地震下的构件损伤概率,以多个构件的性能水平为目标,基于蒙特卡洛模拟抽样方法得到桥梁的体系易损性曲线,计算体系地震风险;基于提出的两水准地震设防下的斜拉桥体系易损性分析方法,进一步比较了使用阻尼器加固前后斜拉桥在E1和E2两水准地震下的体系易损性。结果表明:安装阻尼器以后斜拉桥在设计地震作用下的各个关键构件以及结构体系的损伤概率大大降低;表明两水准地震设防下的斜拉桥体系易损性分析方法可以为斜拉桥概率性抗震设计及加固提供实践方法。     

基于支持向量回归的桥梁抗震动力可靠度计算

为了满足桥梁结构基于性能的抗震设计需求,提高桥梁抗震动力可靠度分析计算效率,提出一种基于支持向量回归(SVR)的桥梁抗震动力可靠度分析计算方法。该方法综合考虑了结构参数随机性和地震动激励随机性的影响。在ANSYS有限元分析软件中建立桥梁有限元数值分析模型,进行随机振动分析计算以确定结构在随机地震动激励作用下的响应功率谱;进而通过首次超越破坏准则得到桥梁结构在地震作用下的失效概率。采用均匀设计试验方法(UD)在结构参数样本空间选取合适的试验点,利用支持向量回归建立起结构参数与失效概率的对应关系式,再通过连续型随机变量的全概率公式得到结构在双重随机性下的失效概率。最后以一座主跨180 m的高墩大跨连续刚构桥为工程背景进行抗震可靠度分析计算,结果表明:采用UD-SVR方法拟合关于结构参数与失效概率的响应面函数进行可靠度分析计算,对复合随机系统的动力可靠度计算具有较高的效率,为复杂结构的抗震动力可靠度分析计算提供了一种新的思路。     

消能自复位摇摆框架墩结构地震反应及易损性分析

摇摆构造可限制结构的地震损伤和残余位移，从而提升结构的震后恢复能力。以消能自复位摇摆框架墩结构为研究对象，基于摇摆刚体假定，建立消能自复位摇摆框架墩结构的动力分析模型，并通过试验结果验证了该模型的有效性。模型中采用拉格朗日方程推导出结构的运动学方程，并考虑了桥墩复位碰撞所造成的速度折减以及预应力束和阻尼器的失效。以黄徐路摇摆桥梁结构为工程背景，对消能自复位摇摆框架墩结构进行实例分析、参数分析和易损性分析。实例分析和参数分析结果表明：阻尼器和预应力束的联合应用可减小结构的位移反应，阻尼器刚度的量纲一化参数（ρ_d）越大则结构减震效果越好，且在脉冲近场地震作用下的减震效果更为明显。针对阻尼器屈服、阻尼器失效、预应力束失效和结构倒塌4个极限状态的易损性分析的结果表明：在E1地震作用下，阻尼器失效、预应力束失效和结构倒塌的发生概率极小；在E2地震作用下，阻尼器极易发生屈服，阻尼器失效和预应力束失效的概率小于20%，结构倒塌的发生概率近乎为0；在脉冲近场地震作用下，ρ_d增大可降低各极限状态的发生概率，预应力束刚度的增大对各极限状态的发生概率影响较小，预应力束初始应力的增大会增加预应力束失效的发生概率。     

公路大跨度桥梁建设期抗震设防标准研究

针对桥梁结构建设期间的抗震性能存在较大风险、国内公路桥梁在建设期一般没有考虑地震作用影响的问题,基于现行桥梁抗震设计规范重要性系数的概念,根据设计基准期、烈度、超越概率及地震重现期关系,研究了公路大跨度桥梁建设期的设防标准和抗震重要性系数,通过数值模拟,采用所推荐标准与抗震重要性系数评估了西部高烈度区一座T形刚构桥在建设期的抗震性能,并与成桥状态桥梁抗震性能比较。结果表明:大跨度桥梁建设过程中地震响应规律与成桥状态不同,对于桥梁建设期抗震,建议建设期在5年内的桥梁采用5年设计基准期超越概率10%的地震动,建设期超过5年的桥梁采用桥梁抗震设防类别E1地震作用;要求建设期桥梁在地震作用下处于弹性状态。     

铁路高墩大跨度连续刚构桥抗震设计分析

为保证在罕遇地震下桥梁结构满足规范要求,以主跨120m的高墩大跨连续刚构桥——云南万拉木特大桥为例,运用MIDAS Civil建立连续刚构桥空间有限元模型,对其进行动力特性及罕遇地震作用下的非线性时程分析,并优化延性抗震设计。分析结果表明:桥梁振型以梁墩的横向振动为主,第1阶横向侧弯的自振周期为1.697s,全桥最大振幅出现在桥墩墩顶位置。在罕遇地震(50年超越概率为2%)作用下,中跨墩顶、底受力较大,均已进入屈服,但其弯矩均小于钢筋极限弯矩,桥梁满足"大震不倒"抗震性能目标。对塑性铰区进行优化,将墩底以上3m空心与实体分界位置处截面外层部分主筋弯折,形成最不利塑性铰区域;加强墩顶、底塑性铰区域横向约束钢筋布置,提高墩柱延性。     

连续梁桥HDR支座的优化配置及减隔震效果研究

结合超越概率水平为40%、10%、2%的地震波,以某连续梁桥为实例进行非线性动力时程分析。分析发现过渡墩处滑动支座在地震中将会产生过大位移,结构有发生落梁的危险;过渡墩处采用滑动支座会削弱过渡墩的地震分担比,使地震荷载在各墩之间分配不合理。通过调整过渡墩处的支座参数,将滑动支座更换为初始水平刚度较大的高阻尼橡胶支座后,支座的位移量得到了较好的控制,各墩的地震响应均较为接近,高阻尼橡胶支座能够在地震中发挥较好的减震耗能作用。     

铅芯橡胶支座在简支梁桥减隔震中的应用

为研究在高地震烈度区将铅芯橡胶支座应用于简支梁桥的减隔震效果,以水晶大桥为例进行分析.采用ANSYS分别建立隔震状态和非隔震状态的全桥有限元模型,考虑地基桩一土作用效应,取用50年超越概率10％和2％的计算反应谱进行反应谱分析,并取用与反应谱相同超越概率的地震波进行时程分析.分析结果表明:非隔震状态时,该桥在E1和E2地震作用下桥墩的位移和内力均较大,普通板式橡胶支座不能满足强度和变形的要求;采用铅芯橡胶支座隔震后,该桥桥墩的位移和内力得到了有效的减小,取得了良好的隔震效果;采用反应谱法分析隔震桥梁,通过计入隔震构件的等效刚度,能将非线性问题简化为线弹性问题处理.     

连续梁桥抗震措施优化组合及抗震效果研究

为研究采用不同组合抗震措施时,在防止连续梁桥梁体碰撞和落梁方面的抗震效果,以2联5×30m预应力混凝土连续梁桥为背景,分别采用伸缩装置(无阻尼)、伸缩装置(有阻尼)、伸缩装置(有阻尼)+限位装置、伸缩装置(有阻尼)+限位装置+连梁装置作为抗震措施,运用有限元软件建立全桥模型,比较分析超越概率水平为63.2%、10%、2%的地震波下结构的地震响应。结果表明:对桥梁结构逐步增设有阻尼伸缩装置、限位装置及连梁装置,可有效减小桥梁结构在地震作用下的过大位移,防止相邻梁桥碰撞,同时能够提高结构整体刚度、合理分配地震荷载。     

基于IDA的深水连续刚构桥桥墩概率性地震损伤特性

为研究深水环境下连续刚构桥的概率性地震损伤特性,以中国西部某高速公路三跨深水连续刚构桥为对象,考虑桩-土动力相互作用和桥梁水中部分的动水效应,采用OpenSees软件建立其全桥非线性有限元模型。选取与规范设计谱相匹配的成组地震记录为输入,开展无水、水深12m、水深27m这3种工况下的全桥结构增量动力分析。以主跨左侧双壁墩为对象,采用概率地震需求分析方法计算16%、50%和84%这3种分位数水平的概率分位曲线,并生成不同损伤水平下的易损性曲线。结果表明:动水效应会延长结构的自振周期;桥墩各主要截面的曲率均随地震动峰值加速度PGA的增加而增大,墩底截面比墩顶以更高概率进入严重破坏、完全破坏阶段;双壁墩内侧墩壁截面出现同级损伤的概率大于外侧墩壁;随着水深增加,墩底截面曲率响应随之增大,各破坏等级的超越概率也相应增大,当PGA为0.6g时,3种水深下内侧墩底发生完全破坏的概率分别为28.1%、39.4%和67.6%。深水环境的存在会显著增大连续刚构桥在不同地震动水平下的破坏超越概率,应予以重视。     

公路地震灾害危险性评价

划分了西宝高速公路研究区域地震区带和潜在震源区,选取地震动峰值加速度(PGA)作为公路地震危险性评价指标,在PGA衰减关系、地震危险性概率计算方法和场地地震动影响分析的基础上,计算了西宝高速公路研究区域未来50年内超越概率2%、10%和63%的PGA分布,绘制了地震危险性分区图。总结了公路结构物地震危险性评价方法,开展了漆水河大桥、千河大桥、沣河大桥和渭河大桥等典型结构物的地震危险性评价。结果显示,西宝高速公路沿线区域跨越Ⅶ度和Ⅷ度基本烈度区,评价结果略高于我国第四代地震区划图,这是与渭河断陷盆地地震活跃的现实一致的;漆水河大桥和千河大桥的地震危险性是可控的,沣河大桥和渭河大桥的地震危险性不可控,应采取工程措施进行抗震加固。     

基于摩擦摆支座的大跨度双拱塔斜拉桥减隔震研究

为研究摩擦摆支座对斜拉桥的减隔震效果,以某双拱塔斜拉桥为工程背景,考虑桩-土-结构相互作用(PSSI)的效应,基于摩擦摆支座的力学特性建立桥梁结构空间有限元模型,进行动力特性分析、地震响应研究与抗震验算。结果表明:采用摩擦摆支座减隔震后,结构的自振基本周期较原结构明显延长,有利于改善结构的抗震性能;不同的地震动输入方式对控制截面的内力影响不同,E2地震下的响应值均要比E1地震下大;E1、E2地震作用下,结构各主要控制截面的安全系数均大于1,结构只发生可修复性损伤,满足结构的抗震性能目标要求。     

神水泉大桥动力特性及地震作用分析

结合神水泉大桥的工程设计实例,采用大型有限元分析程序Midas Civil,选取空间梁单元建立动力计算模型,研究了桩土共同作用边界约束条件下的动力特性.采用反应谱法对该桥进行了E1地震作用分析,讨论了在CQC振型组合方法情况下结构地震响应的最大值,同时验算了E1地震作用下相关构件强度.     

体外预应力钢箱梁桥地震效应分析

体外预应力钢箱梁桥具有结构轻盈、建筑高度小、建造速度快等优点,具有很好的应用前景。结合一个工程实例,用有限元方法对该桥型的地震效应进行分析,对其动力特性、E1和E2作用下的动力效应进行了计算,给出了前20阶自振频率、振型和地震作用下的内力、位移,对计算结果进行了分析讨论。分析表明,体外预应力钢箱梁桥具有较好的抗震性能。     

(65+100+65)m钢-混组合连续梁下部结构抗震性能分析

以昆明市南连接线高速公路工程中跨越南昆铁路的(65+100+65)m钢-混组合梁主桥为背景,采用反应谱和动态时程分析方法对桥梁进行地震响应分析。考虑铅芯橡胶支座的非线性特性,分别利用反应谱进行E1地震作用下和时程分析方法进行E2地震作用下的结构响应分析。通过计算各墩柱截面的M-Phi曲线判断了各个墩柱在E2地震下的工作状态均处于弹性工作范围之内,达到了设置减隔震装置的性能目标。有限元分析采用大型桥梁结构分析软件MIDAS。     

桥梁复合随机地震易损性分析方法研究及应用

影响桥梁地震安全的不仅是地震强度,还包括桥梁结构材料强度、结构尺寸,以及其离散分布特征等,这些因素也不是唯一确定的,而是随机的。传统的桥梁地震易损性分析方法已无法满足要求,需要充分考虑地震、材料等因素的随机性。为了更加全面而充分地确定在多种不确定因素综合影响下,桥梁结构的地震易损性分布及影响规律,采用全概率方法进行桥梁地震易损性分析。针对目前结构地震易损性分析方法的不足,引入人工神经网络和蒙特卡罗技术,采用动量增量分析方法和推倒分析方法,同时考虑了桥梁结构参数的随机性和地震动输入的随机性,提出了桥梁复合随机地震易损性分析方法。主要分析步骤为:首先,分别对随机桥梁结构的抗力和随机地震响应进行特征统计,在此基础上,再应用蒙特卡罗和神经网络技术对桥梁结构在不同损伤状态下的超越概率进行统计,绘制桥梁结构复合地震易损性曲线。复合随机地震易损性分析方法从全概率的角度比较全面地反映了桥梁结构的地震易损性,并具有以下特点:(1)采用神经网络仿真结构随机性的非线性分析,大大提高了计算效率;(2)采用充足地震波进行动量增量分析,从而考虑了地震强度的随机性;(3)采用蒙特卡罗随机抽样分析方法,避免了求解析解的困难。     

时程分析法在大蒲春河特大桥主桥抗震验算中的应用

采用时程分析法对大蒲春河特大桥进行抗震分析,对主桥控制部位E1概率和E2概率地震作用下的响应进行验算,并利用验算结果指导该桥的抗震设计.     

波流与地震共同作用下跨海斜拉桥动力反应研究

为了揭示跨海深水桥梁多灾害荷载耦合作用规律,基于非线性Morison方程,建立了波浪、水流和地震联合作用下水-结构体系动力平衡方程(波浪运动描述采用非线性Stokes五阶波)。在大型通用有限元ANSYS软件上编制APDL程序,通过动力时程分析法,以某跨海深水斜拉桥为依托,研究了水对跨海深水斜拉桥结构动力特性以及动力响应的影响,并研究了地震、波浪和水流荷载对跨海深水斜拉桥结构的作用效应,阐明了三者共同作用特点。研究表明:跨海深水斜拉桥属于柔性结构,基本频率较低(基频为0. 092 835 Hz),同时周围水的存在对结构频率有降低作用,最大降幅为13. 4%,水对该跨海深水斜拉桥结构地震响应有增大作用,最大增幅为27. 6%;在波流与地震联合作用时,波流场与地震对结构振动而产生的振荡流场叠加,从而形成一个新的共存流场,联合流场将改变纯波流场的频率,使得波流荷载偏离结构既定的共振周期,从而削弱共振效应,整体流场振动频率介于单独波流场频率和地震主频之间,波流对地震响应影响可达124. 2%,波流与地震作用之间存在相互影响,因此,对处于复杂海洋环境中的跨海深水桥梁结构进行波流与地震联合作用分析是必要的。