地震作用下考虑土-桥台-上部结构相互作用的大跨桥梁伸缩缝处碰撞效应研究

为了给大跨桥梁抗震设计提供参考,针对西部山区强地震带常见的高墩大跨桥梁,考虑土-桥台-上部结构相互作用以及支座的滑动效应,采用非线性时程法对地震作用下大跨桥梁伸缩缝处碰撞效应进行了研究。采用非线性弹簧模拟桩基-土体相互作用以及台背填土的弹塑性变形,采用双线性滞回模型模拟支座的滑动效应,并采用接触单元法模拟主、引桥梁体间以及引桥梁体-桥台背墙间的碰撞反应。研究结果表明:主、引桥梁体间以及引桥梁体-桥台背墙间若发生连锁碰撞效应,桥台背墙将会遭受较大的撞击力作用,过大撞击力使得台背纵向位移、台后填土塑性变形以及桥台桩基的地震响应显著增大,易引起引桥桥台破损、桩基断裂以及引桥梁体落梁等震害。     

水中结构的动力响应分析

将海洋悬跨管道、悬浮隧道等结构简化为简支梁,将水流引起漩涡泄放产生的升力简化为简谐荷载,考虑流固耦合效应研究水中结构的动力响应.在模态分析后,根据结构的自振频率范围选定简谐荷载的强制频率范围,进行谐响应分析得到响应-频率曲线,选取适当频率进行瞬态分析,得到响应的时间历程曲线.比较分析不同长度的结构在水和空气中的响应,分析表明:同一结构在水中的各阶自振频率小于空气中的自振频率;结构在水中的响应较空气中大;当简谐荷载以结构的一、二、三阶频率激振时,结构振动的位移幅值依次减小.     

水下悬浮管道地震响应分析

水下悬浮管道的动力性能,与陆地结构有较大的区别.应用流固耦合数值分析方法和ANSYS软件,建立了地震作用下水中悬浮管道分析模型,采用El Centro地震波,对地震加速度峰值分别为0.5,1,2,4m/s2 4种情况下的响应进行了计算,并通过与无水情况下的计算结果进行比较,分析了地震强度等因素对结构动力响应的影响,探讨了地震作用下水下悬浮管道地震响应规律.结果发现,在有水和无水2种情况下,结构地震响应的峰值在不同时刻发生.在大部分时间内,考虑水作用时的地震响应均大于不考虑水作用时的地震响应,且这种差别随着地震强度的增加而增大.     

考虑减振器影响的斜拉桥索力计算

减振器的存在会影响斜拉索的振动频率，从而降低振动频率法计算索力的精度。文中推导了拉索在单侧减振器和对称减振器作用下的索力计算公式，并对某长江公路大桥的索力监测数据进行了计算，检验了该公式的准确性。     

纵向地震作用下大跨斜拉桥主引桥碰撞效应研究

地震作用下大跨斜拉桥梁端会发生很大位移,过大位移可能会导致主梁与引桥发生碰撞。针对地震作用下大跨斜拉桥伸缩缝处的碰撞现象,以一座大跨斜拉桥工程设计为例,采用非线性时程法研究了纵向地震作用下大跨斜拉桥主引桥碰撞效应对结构地震反应的影响规律。研究结果表明:碰撞效应不仅会产生很大的撞击力,而且可能使引桥地震力需求、引桥梁端位移、主引桥相对位移及引桥梁体搭接长度需求有较大增长,极易造成引桥的落梁或者破坏;但碰撞效应对主桥的地震需求影响较小。     

考虑几何非线性的长输管线地震响应分析

采用时程分析法对地震作用下长输管线的动力响应进行分析,并探讨了管线悬跨段长度、地震强度、几何非线性等因素对其地震响应的影响.结果表明,地震作用下,管线的位移和应力响应曲线随时间的变化趋势基本一致;较长管线的振动周期较长;当地震强度较大、管线较长时,管线考虑大变形和不考虑大变形的地震响应存在较大差异.     

水下桥墩结构的振动分析

为研究水流对桥墩结构振动特性的影响,分别建立了水与实体桥墩和空心桥墩的流固耦合模型,计算了各自的振动频率,并与理论公式的计算结果比较,两者基本吻合.分析后得出结论:考虑内部水流作用时,空心桥墩的自振频率随壁厚的减小呈现先缓慢增大,后迅速减小的趋势;水流对高墩和薄壁墩自振频率的影响更大.     

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。     

湿法橡胶沥青配比设计及水稳定性试验研究

文中采用美国AR-AC-13级配规范,通过初次拟定—试验分析—方案比选的方法进行配比设计;对确定的配合比采用水煮法进行试验,证实了石灰岩、玄武岩与沥青的粘附性较好;选取冻融劈裂试验评价湿法橡胶沥青混合料的水稳定性能,采用冻融劈裂试验强度比TSR作为评价指标,获得湿法橡胶沥青水稳定性敏感性因素为级配与空隙率;以江西九景(九江—景德镇)高速公路橡胶沥青路面工程实践,论证了该湿法橡胶沥青配比设计的正确性及优良的水稳定性。     

地震动行波作用下大跨斜拉桥与引桥伸缩缝处碰撞效应研究

以一座典型大跨斜拉桥为研究背景,采用SAP2000Nonlinear有限元程序,考虑地震动行波效应以及主桥-引桥伸缩缝处碰撞效应的影响,建立了桥梁结构三维非线性计算模型,采用非线性动力时程分析法,分析了地震动行波作用下大跨斜拉桥主桥—引桥伸缩缝处碰撞效应对结构地震响应的影响。研究结果表明,地震动行波作用下大跨斜拉桥主桥—引桥伸缩缝处碰撞效应对引桥结构地震响应的影响较大,与一致激励下主桥-引桥碰撞效应相比,不仅会在伸缩缝处激起更大的撞击力,而且会使得两侧引桥梁端位移、主梁-过渡墩相对位移以及固定墩地震响应显著增大,更易导致引桥桥墩破坏或梁体落梁。