菲律宾PGN跨海大桥地震动参数及土层地震反应分析

菲律宾位于亚欧板块和太平洋板块的交界处,属于环太平洋地震带,地震活动频繁。在此区域建设超大规模的跨海大桥工程,作为主要的控制条件,地震动参数的合理确定是实现大桥在强震作用下安全稳定的前提,建设场地的地震反应分析和地震动参数的选取直接关系着项目的建设规模。文章以地震危险性分析为基础,通过水平地震动加速度衰减关系方程,求得建筑场地水平向基岩峰值加速度和反应谱,得出重现期为475年的地震动值均值,最后计算场地土层地震反应,完成菲律宾PGN跨海大桥的工程抗震设计所需要的地震动参数。     

凹陷地形地震波加速度放大效应的振动台模型试验研究

设计并完成了1:10的大比例尺高山河谷地形的非均质场地大型振动台模型试验，研究了El Centro和汶川卧龙地震波在三向激振作用下凹陷地形内顺坡向、垂直坡向和底部场地的加速度动力响应规律。结果表明:①顺坡向和垂直坡向的X，Y，Z向加速度均具有高程放大效应，且凹陷地形底部的放大性最小；②凹地底部X，Y，Z向的加速度及其反应谱峰值均具有高程放大效应，底面两侧的加速度存在较大的差异，具有明显的软土放大效应；③顺坡向时0.4 g地震波作用下加速度反应谱峰值的放大性大于0.2 g时，0.1 g最小；对于汶川地震波来讲，凹地底部的加速度反应谱的放大性最小，El Centro地震波时，则是距离坡脚3/4处的加速度反应谱的放大性最小；垂直坡向的加速度反应谱峰值的放大性在凹地底部最小；④凹地底部X，Y，Z向的加速度傅里叶谱变化情况基本一致，地震波由底部向沟谷内部传播时，加速度傅里叶谱的低频成分逐渐增大而高频成分减弱。     

基于修正反应谱高墩连续刚构桥地震响应研究

在长周期地震动低频成分的作用下,桥梁会产生剧烈的地震反应。结构在进行反应谱分析时,相关规范中反应谱并未特别考虑长周期地震动这一重要因素。通过比较发现,按规范计算的相对位移反应谱在长周期段位移随自振周期线性增加,与实际地震动记录的变化趋势和统计特征差异明显,说明按规范计算的反应谱出现严重失真现象。该文选取考虑长周期地震动因素共612条各类场地的地震记录进行统计分析,提出衰减指数线性变化的修正方法,对规范设计反应谱进行合理修正,并确定了修正反应谱公式的相关参数。通过建立某高墩连续刚构桥CSiBridge动力有限元模型对修正反应谱进行验证,在E2地震作用和考虑三向地震作用下,该文分别对桥梁进行规范反应谱、修正反应谱分析和普通地震动、长周期地震动时程分析,比较结构的位移和内力响应结果,验证考虑长周期地震动因素的修正反应谱比规范反应谱更加合理安全,可为实际桥梁的抗震设计提供参考依据。     

活动支座摩擦作用对连续梁桥弹塑性地震反应的影响

为研究活动支座摩擦作用对连续梁桥弹塑性地震反应的影响,将活动支座摩擦作用对桥梁结构地震反应的影响分解为摩擦耗能、刚度贡献和运动相互作用3个方面,建立了同时考虑活动支座及桥墩非线性的有限元分析模型,进行了非线性时程反应分析,对支座摩擦作用对桥梁结构的墩底曲率、梁体位移、速度和加速度的影响进行了研究。研究表明,活动支座摩擦作用对桥梁结构的弹塑性地震反应并不是在任何情况下都是有利的,根据分析结果提出了需要考虑活动支座摩擦作用的情况,在非线性时程分析时需要综合考虑结构的自振特性及场地反应谱的影响。对于复杂的桥梁,尤其是固定支座墩和活动支座墩墩高和刚度差异较大的桥梁,在进行抗震分析时需考虑活动支座摩擦作用的影响。     

可液化河谷场地简支梁桥的地震反应分析

为分析可液化河谷场地简支梁的地震反应,首先基于OpenSees,采用二维场地-结构整体化模拟方法对某离心机试验进行了数值模拟,并验证模拟方法的可靠性;然后建立了一座典型河谷场地-三跨简支梁桥的有限元模型,分析场地液化与否对场地及简支梁桥各部件地震反应的影响。结果表明:与输入地震的加速度谱相比,液化场地可延长地表土体加速度反应的卓越周期;与场地未液化相比,场地液化可导致地面大变形,桩基础在桩顶和土层分界处的弯矩、桥墩倾斜程度、滑动支座位移均有所增加,但场地液化与否对墩底弯矩的影响很小。     

钢管混凝土拱桥地震响应分析的参数研究

松岙大桥主桥为260 m的钢管混凝土提篮拱桥,以该桥为研究背景分析桥梁结构的地震时程响应,应用MAT-LAB语言编写了3个程序:人造地震动、采用频域积分法将加速度时程转化为位移时程、由确定的加速度时程求其加速度反应谱,并采用SAP2000为计算平台对上述几种情况下的桥梁地震响应做了对比分析。分析结果显示,大跨度桥梁对于不同的地震波、采用不同的阻尼算法、是否考虑结构的行波效应、是否考虑结构的几何非线性其地震响应差别较大,在分析中应针对具体的桥梁结构确定合理的参数与求解方法。     

海口市世纪大桥工程场地土层的地震影响评估

以海口世纪大桥场址危险性分析给出的基岩峰值加速度、基岩加速度反应谱、人工合成地震波及工程场地勘察资料为基础，结合世纪大知边墩和水中主塔墩孔位的土层剪切波速测试与土动力三轴试验结果，对海口世纪大桥工程场地土层进行了地震反应分析，对土层地震影响效应的评估可作为海口世纪大知抗震设防的依据。     

实际土层对高墩桥梁端碰撞的影响

为了研究实际场地土层对高墩大跨连续刚构桥在地震作用下梁端碰撞概率的影响,基于非线性有限元软件OPENSEES建立了某三跨高墩连续刚构桥梁端伸缩缝宽度分析的有限元模型。基于DEEPSOIL软件考虑实际土层分布对从基岩传播到桥墩和桥台基础的地震波的过滤作用,以概率论为理论基础,提出了一种以基岩峰值加速度为强度指标的多点地震激励下梁体碰撞概率分析方法,借助此分析方法对某三跨高墩连续刚桥梁进行多点地震激励下的增量动力非线性分析,并与未考虑实际土层过滤影响(一致激励)的结构响应进行对比分析。研究表明:随着基岩加速度峰值增加,一致激励时梁端伸缩缝宽度需求值逐渐大于考虑土层过滤作用(多点激励)的值;随着伸缩缝宽度和加速度峰值的同时增加,多点激励作用下工况1(1~#和4~#桥台至少有1次发生碰撞的碰撞概率)和工况2(1~#和4~#桥台同时发生碰撞的碰撞概率)均大于一致激励作用下的系统碰撞概率;工况1时一致激励与多点激励概率基本一致,而在工况2中,多点激励比一致激励下系统碰撞概率最大相差约0.06;确定高墩大跨连续刚构桥的伸缩缝宽度取值时,考虑实际场地土层分布是非常必要的。     

基于一种反应谱简化方法的人行桥振动分析

行人荷载是人行桥的激振源,当人行桥梁振动的位移、速度、加速度过大时,行人会因为极度不舒适而停下脚步或离开,因此人行桥的动力设计主要考虑的是结构的正常使用性能,其中,峰值加速度是衡量舒适度的重要参数.介绍了人行桥振动的基本原理以及反应谱方法的研究现状,引入具有一定保证率的概率性响应谱,并将其应用于工程实例,计算其峰值加速度,进而进行舒适度对比评价,为城市人行桥的设计计算提供了一种简单方便的方法.     

近场地震作用下大跨高墩连续刚构桥易损性分析

近场地震作用对于大跨高墩连续刚构桥的破坏性更强。该文以某新建大跨高墩连续刚构桥为依托,考虑近场地震动下桥梁的地震需求概率,运用OpenSees对该连续刚构桥进行时程分析,通过云图法获得桥梁结构在近场地震下的响应,基于结构的曲率需求概率模型对桥梁进行易损性分析。结果表明：大跨高墩连续刚构桥在PGA较低时结构曲率需求概率响应集中,在较大PGA作用下结构的曲率需求概率降低。在近场的罕遇与特罕遇地震作用下,桥墩出现严重损伤和完全破坏的概率几乎为零,桥梁结构在设防场地下能达到中震可修、大震不倒的要求。     

水泥混凝土路面MHB法碎石化环境影响分析与评价

为了掌握既有水泥混凝土路面MHB法碎石化改造时对周围环境的振动特点与影响范围,采用高精度震动测试仪对水泥混凝土路面MHB法碎石化时的施工振动特点、影响范围等进行了现场施工监测。对试验段现场振动测试的振动加速度时程曲线、加速度衰减特性曲线和加速度峰值随振中距衰减曲线的变化进行了对比、分析。表明采用MHB法对旧混凝土路面碎石化施工时所产生的机械振动加速度衰减速度很快,且具有冲击和瞬态振动的特点,对以填方为主在路堤边坡和挖方路堑边坡的安全影响范围与岩土体性质密切相关。通过试验建立了填方路基和挖方边坡的水平加速度和垂直加速度与MHB法碎石化振中距间的负指数和对数关系式,确定了混凝土路面MHB法碎石化振动对填方路基下边坡和挖方路堑上边坡上建筑物影响范围和最小安全距离,分别为5.5 m和25 m。     

地震荷载作用下黄土区地铁隧道动力特性研究

采用数值分析方法模拟典型的地震波作用下,黄土地区地铁隧道的动力反应,分析其加速度、动应力及动应变等随时间的变化特征。所得结论显示在典型的EL Centro地震波及不同超越概率的西安人工波的作用下,地铁隧道的加速度时程曲线与其激发的地震波加速度时程曲线线形一致且在反应期初的加速度较大;在大震作用下地下结构周围土体的变形会对结构的变形产生一定的影响;应力分析的结果表示剪切应力对结构的设计起到了一定的控制作用。     

黄土隧道结构的振动台模型试验研究

为了研究黄土隧道结构在不同地震波及降雨条件下的地震响应和橡胶减震层的减震效果，按相似理论分别设计制作了缩尺比为1∶40的减震黄土隧道及非减震黄土隧道，在总降雨量50 mm，降雨强度10 mm·h^-1的条件下，分别加载近、远场地震波El-Centro波和Taft波，对比了地震波不同加速度条件下黄土隧道各测点的地震响应情况及土压力变化情况，通过减震模型和非减震模型各测点的应变变化情况分析了黄土隧道的减震效率。结果表明：在调幅和持时一致的情况下，黄土隧道结构对于不同的地震动具有明显的选择性，El-Centro地震动条件下的动力响应大于Taft地震动条件下的动力响应，说明黄土隧道结构的动力响应不仅取决于地震动的强度及持时，也与地震波的频谱特性有关，黄土隧道结构对近场地震波的响应大于远场地震波；对模型横向加载，模型各点的横向加速度和竖向加速度均有变化，横向的加速度响应大于竖向的加速度响应；拱顶位置的土压力较大，拱脚位置虽然土压力较小，但应变变化较大，应力集中现象明显；通过设置减震层可使衬砌不同部位的应变值均有所减小，且应变越大的部位减震率越高，不同工况下拱顶及拱脚的应变减震率接近50%，设置减震层不但可以减小衬砌结构的变形，而且能吸收地震能量，发挥围岩结构和衬砌结构的协同作用，减小土体的裂缝宽度及深度。     

基于虚拟迭代技术的中型货车驾驶室载荷谱的求取

某货车驾驶室疲劳载荷激励输入位置位于驾驶室与悬置连接处,在进行整车强化道路耐久试验时无法安装设备直接采集。为获取较为准确的驾驶室疲劳寿命分析载荷谱,对强化耐久路面下整车加速度响应信号进行虚拟迭代。虚拟迭代时需调用整车多体动力学模型,为提高整车模型精度,基于Craig-Bampton综合模态理论生成柔性体车架,建立刚柔耦合的整车多体动力学模型。将Femfat-lab与ADAMS/Car进行联合仿真计算,以白噪声为初始输入,求解刚柔耦合整车多体动力学模型的非线性传递函数,基于循环迭代原理,进行各种典型强化路况下驾驶室悬置附近加速度响应信号的虚拟迭代。利用时域信号对比法及损伤阈值法作为迭代收敛判据,获得满足精度需求的位移驱动信号。将位移驱动信号导入到ADAMS/Car中,对整车多体动力学模型进行驱动仿真,提取驾驶室疲劳分析所需激励载荷谱,将虚拟迭代求得的载荷谱用于疲劳寿命分析所得结果与驾驶室疲劳强化台架试验结果进行对比。研究结果表明：出现疲劳破坏的部位相同度达75%,疲劳寿命误差在20%左右,表明虚拟迭代过程中基于柔性体车架建立的刚柔耦合多体动力学模型的仿真计算,可获得较高精度的迭代结果;以位移谱驱动整车多体动力学模型进行仿真能够有效避免六分力直接驱动时模型翻转等不稳定现象,并且整车模型仿真加速度响应结果与实测相应位置加速度响应吻合度较高;相比于传统的疲劳分析载荷获取方法,虚拟迭代技术可以在较低试验成本的情况下获取较高精度的载荷谱,并能够提取由于连接位置导致的无法直接进行载荷测量部位的疲劳分析载荷。     

深水桥梁结构的地震反应分析

南水北调工程丹江口二桥主桥为四跨预应力混凝土变截面连续箱粱,其2号主墩基础入水深度超过40 m,在动力荷载作用下水对该类结构的动力特性和地震反应的影响不可忽略。以丹江口二桥为例,用有限元程序ANSYS建立了该桥的有限元模型,模拟了该桥的动力特性和地震反应,利用分析结果探讨了水对该桥动力特性的影响。输入地震波后,由于水的附加质量引起的惯性力和动水阻力的影响,结构的位移和内力较之不考虑水的情况会有所增加,但由于桩质点运动的速度和加速度较小,导致附加质量引起惯性力和动水阻力较小,所以给结构带来的影响较小。分析结果为同类结构的抗震分析提供了参考。     

交通荷载作用下市政道路路面振动测试与分析

对市政道路进行减隔振设计，需先研究交通车辆荷载引起的道路振动特性。实测了广州市南大路和番禺大道北辅路在四种车辆和混合车流时的路面振动加速度，并对测试数据进行峰值、频谱、VLz振级分析，研究车辆荷载引起的市政道路振动规律。结果表明:道路振动加速度响应幅值与汽车轴重、行驶速度、道路结构刚度密切相关，随着汽车轴重、车辆行驶速度和道路刚度的增大而增大；汽车荷载激励以竖向振动为主，频率主要在5.0～40.0 Hz之间，能量集中于10.0~20.0Hz范围。     

阻尼沥青路面降噪特性的研究

为了评价阻尼路面的减振性能,通过轮胎振动衰减实验,分析轮胎/路面试件系统的阻尼系数,三种材料AC试件、阻尼路面试件、水泥板试件,其中轮胎/阻尼路面试件系统的阻尼最大;通过整车激振实验,分析振动系统中力传递的特性。根据轮胎不同位置处以及车体的振动加速度频普,比较AC试件、阻尼路面试件两种材料的振动传递特性,认为阻尼路面材料减振效果明显。     

高速公路清障持续时间预测分析

高速公路清障是高速公路管理部门对社会服务的重点内容之一。文中采用概率分布分析及逐步回归分析法对高速公路清障持续时间预测问题进行了研究。通过概率分布分析,否定了清障持续时间一般服从的3种分布模型。在此基础上用方差分析找出对事件持续时间具有显著的影响因素,并用逐步回归法确定了高速公路清障持续时间预测的多元线性回归模型。经检验,预测值与实际值的误差80%在30 min以内,预测结果基本能够反应真实的情况。     

桥梁抗震主要分析理论与计算方法研究

破坏性地震使交通系统严重毁坏,地震造成的交通中断使生命财产遭受巨大损失。地震灾害的沉痛教训不断地警示着世人,使人们对桥梁的抗震研究工作逐渐受到重视,桥梁抗震理论及技术水平日渐提高。该文介绍了目前用于桥梁抗震设计的几种主要分析方法,包括静力法、反应谱法、动力时程分析法,为在今后的抗震设计中选择合适的设计方法提供了依据。