混凝土折线塔斜拉桥抗震性能研究

为了清楚地了解混凝土折线塔斜拉桥的动力特性和地震响应,对一座混凝土折线塔斜拉桥的抗震性能进行研究。采用数值计算方法利用有限元软件MIDAS对直塔和折线塔斜拉桥的动力特性和地震响应进行计算。得出了两种塔型斜拉桥在不同结构体系情况下的动力特性和地震作用下的位移和内力。最后得出在地震荷载作用下两种结构体系的斜拉桥内力和位移均相差不大,并为设计和实际工程提供参考。     

地震作用下独塔斜拉桥抗震体系优化

为了确定一致地震作用下独塔斜拉桥的合理抗震约束体系,首先对独塔斜拉桥在纵桥向和横桥向约束体系的传力机理进行了研究,然后以某独塔双索面斜拉桥为工程实例,分别对结构纵横向抗震体系进行了优化分析。分析结果表明,塔梁之间设置纵向弹性索可以在降低桥塔地震弯矩的同时控制主梁位移;墩、梁之间通过设置纵向弹性索,可以根据桥墩抗弯能力调整地震力的分配,起到提高结构整体抗震性能的作用。对于不等跨混合梁独塔斜拉桥,边跨过渡墩采用弹性索限位,可以合理分配横向地震力,从而达到提高结构整体横向抗震性能的目标。     

结构体系对多塔斜拉桥抗震性能的影响分析

以嘉绍大桥6塔斜拉桥为研究对象,详细分析了刚性铰以及塔梁纵向约束形式对6塔斜拉桥动力特性和地震反应的影响特点.分析结果表明:(1)刚性铰的设置对多塔斜拉桥主梁的1阶对称侧弯振型频率和1阶对称扭转振型形状影响较大,但对于多塔斜拉桥地震反应影响很小;(2)塔梁纵向约束形式主要改变多塔斜拉桥主梁的竖弯和侧弯刚度,随着纵向约束增强,主梁竖弯和侧弯振动频率增加,并且部分振型形状发生明显改变;(3)全漂浮体系的位移反应过大,而全固结体系的内力反应过大;(4)部分约束体系的位移反应很小,边塔和中塔的内力反应亦较小,而次边塔的内力反应则过大.因此,刚性铰的设置对多塔斜拉桥抗震性能影响很小,而塔梁纵向约束形式则对其抗震性能产生重要影响.     

大跨高低塔不对称斜拉桥抗震性能分析与评估

为了研究大跨斜拉桥的两阶段水准设防下的抗震性能,依托某大跨高低塔不对称斜拉桥,通过有限元模型建立了空间有限元模型,采用了反应谱和线性时程对比分析的方法。分析表明地震作用下,主桥的不利截面分别为双塔的塔底截面,其低塔受横向地震效应影响较大,高塔受纵向地震效应影响较大,设计配筋时应根据受力方向优化。     

独塔斜拉桥的抗震分析及减隔震措施研究

对于大跨径斜拉桥,抗震计算涉及的因素较多,需要根据其自身特点,进行专项研究,以昆阳路闵浦三桥为研究对象,分别采用反应谱法和时程分析法对半飘浮体系独塔斜拉桥的结构地震响应进行对比分析,选取合适的地震波和阻尼参数。在E2地震作用下,采用时程分析法分别对塔梁间纵向约束支座剪坏前后两种不同的受力体系进行分析,结果表明,对支座剪坏前的纵向约束体系,主塔支座承受较大的水平力,而对支座剪坏后的纵向活动体系,主塔塔顶位移和主梁梁端的纵向位移均较大。针对大跨度独塔斜拉桥桥型方案特点,采用减隔震组合体系,不仅可大幅降低塔底纵向受力,同时可将塔顶和梁端的纵向位移控制在合理范围之内,是理想的抗震约束体系。     

库区大跨度墩-塔-梁固结体系斜拉桥抗震性能研究

为研究库区大跨度墩-塔-梁固结体系斜拉桥抗震性能,以跨径布置为140m+320m+140m的河惠莞高速公路枫树坝水库特大桥为工程背景,采用有限元软件建立其空间分析模型,根据Morison理论换算动水附加质量,计算了库区蓄水状态对结构动力特性的影响,并运用非线性时程分析法分析评估了桥梁结构在E2强震作用下的地震响应及抗震性能。结果表明:墩水耦合作用将导致库区桥梁结构振动周期延长。强震下,蓄水会造成主墩主塔地震内力和主梁纵向位移增大,在进行墩柱配筋和交界墩搭接长度设计时应进行考虑。研究结论可供库区大跨度墩-塔-梁固结体系斜拉桥抗震设计参考。     

七塔预应力混凝土部分斜拉桥结构性能研究

采用有限元法分析多塔预应力混凝土部分斜拉桥的结构性能。同斜拉桥一样,部分斜拉桥可以通过优化拉索初张力,确定其合理成桥状态,并通过优化施工方案,保证结构安全、受力合理。部分斜拉桥的拉索主要承担恒载,活载主要由主梁承担;活载作用下斜拉索最大应力幅位于边跨最外侧的斜拉索,已接近斜拉桥拉索应力幅;塔顶水平位移与相邻塔的变形相互影响较小。以大广高速公路开封黄河大桥为例,通过改变结构为连续梁桥和斜拉桥体系后,对比分析3种结构体系活载作用下的结构性能,得知:从连续梁桥、部分斜拉桥到斜拉桥,结构体系整体刚度逐渐增大,主梁承受的弯矩逐渐减小、结构变位逐渐减小、结构各阶自振频率逐渐增大。     

大跨混凝土斜拉桥约束体系及阻尼器最优参数研究

为研究不同约束体系及阻尼器参数对大跨度混凝土斜拉桥抗震性能的影响,文中以某大跨混凝土斜拉桥为背景,为确定其合理的纵向、横向约束体系,采用有限元软件建立模型,利用非线性时程分析方法对塔梁处约束形式进行优化分析。为控制地震作用下关键位置的内力、位移响应,对纵向、横向受力进行阻尼器参数分析,以确定最优的阻尼器参数。最后提出适合该桥的约束体系及相应的最优阻尼器参数。     

考虑桩土作用的海岸独塔自锚式悬索桥抗震性能

为了掌握运营状态下海岸独塔自锚式悬索桥的抗震性能,本文以烟台夹河大桥(桥跨布置为115m+115m的钢-混组合结构独塔自锚式悬索桥)为背景,建立三维有限元模型,应用直接积分法进行非线性时程分析,分别研究纵向漂浮体系和约束体系下三塔自锚式悬索桥的地震响应特征,并对构件抗震能力进行了评价。研究结果表明:塔根截面、群桩桩顶是结构抗震的关键部位;相对纵向漂浮体系而言,纵向约束体系中塔梁纵向约束可以有效地限制主梁的纵向振动,使得索鞍抗滑安全系数较大,边塔及中塔地震变形较小,主梁截面弯矩较小,梁端伸缩缝位移需求也较小。     

混凝土折线塔斜拉桥成桥索力确定的研究

沈阳市富民桥主桥是一座89 m+242 m+89 m的混凝土折线塔斜拉桥,为确定合理的成桥索力,采用最小弯曲能量法并结合假载法和内力平衡法进行计算分析。根据静力平衡条件得到主梁初始断面尺寸;利用最小弯曲能量法得到主梁和桥塔弯矩较小、索力基本均匀的成桥恒载合理状态;利用假载法进行验算,以保证各控制断面在最不利荷载组合时的弯矩值在规范允许范围内。研究表明,折线塔斜拉桥成桥索力确定可采用与直线塔相同的方法;索力距离桥塔由近至远呈现由大到小、再由小至大的分布规律,中跨索力大于边跨索力;两塔相应位置索力大小不同。     

考虑行波效应的大跨度斜拉桥耗能减震

地震作用下飘浮体系斜拉桥的纵向位移较大,需采取抗震减震措施.以一座大跨斜拉桥为实例,建立其三维有限元模型计算分析了地震行波输入下粘滞阻尼器对飘浮体系斜拉桥的减震效果.结果表明,地震行波效应会减小斜拉桥桥塔的地震反应而增大主梁的地震反应,粘滞阻尼器被动控制对斜拉桥位移的减震效果非常显著,且行波效应对其减震效果无明显不利影响.     

多跨斜拉桥双钢管-混凝土组合结构桥塔静力与抗震研究

为研究双钢管-混凝土组合结构桥塔在多跨斜拉桥中的应用,以一座7塔8跨斜拉桥模型为背景,对双钢管-混凝土组合结构桥塔的静力及抗震性能进行分析.采用极限状态设计法检验桥塔的安全性,在中等强度地震波和超强地震波作用下,通过比较桥塔横梁处主梁在纵向可移动连接、线弹性连接及双线弹性连接3种支承条件下的地震响应评估桥塔的抗震性能.分析结果表明:隔跨布置活载引起的主梁及桥塔弯矩大于满跨布置荷载引起的主梁及桥塔弯矩;桥塔越高产生的位移和弯矩越小;塔顶响应和塔底弯矩在可移动支承条件下最大,在双线弹性连接条件下最小.双钢管-混凝土组合结构桥塔适用于多跨斜拉桥,主梁与桥塔横梁处采用双线弹性连接方式,桥塔的抗震性能最好.     

高低塔斜拉桥施工阶段温度效应分析

为了解高低塔斜拉桥施工阶段温度作用对结构的影响,以清溪口渠江特大桥主桥为背景进行研究。采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,分析最大单悬臂施工阶段昼夜温差、主梁温度梯度、桥塔温度梯度、斜拉索与桥塔和主梁温差对斜拉索索力和主梁挠度的影响。结果表明:昼夜温差引起的主梁挠度和斜拉索索力变化很小;主梁温度梯度作用下,边跨主梁挠度和斜拉索索力变化较小,中跨主梁挠度在悬臂端处最大,合龙段附近斜拉索索力明显增大;桥塔温度梯度作用下,边跨主梁挠度较小,中跨主梁挠度较大,边跨支座附近斜拉索索力变化明显;斜拉索与桥塔、主梁温差作用下,中跨主梁高塔、低塔侧悬臂端最大挠度分别为137mm、78mm,桥塔附近斜拉索索力变化显著,最大变化值为设计索力的9.8%。     

大跨斜拉桥地震反应分析

大跨度斜拉桥的地震反应分析需要考虑地震的行波效应。该文以一座大跨漂浮体系斜拉桥为实例,建立了该桥的空间动力有限元模型,研究了该桥的动力特性。采用相对运动法,计算分析了不同视波速的地震行波作用下大跨斜拉桥的地震反应,给出了斜拉桥主梁跨中和塔底内力以及纵桥向位移的地震响应规律,取得了一些有价值的结果,可为大跨斜拉桥的抗震设计提供参考。     

地震作用下组合梁斜拉桥刚度配置及合理体系研究

为探究地震作用下组合梁斜拉桥刚度配置及合理体系的选择,以贵州某高墩特大斜拉桥为研究背景,基于有限元软件建立三维有限元模型,采用非线性时程分析法研究纵向+竖向和横向+竖向地震作用下不同塔墩高度、不同塔梁刚度和不同塔梁约束方式对斜拉桥地震响应的影响规律.研究表明:当塔墩高度为原体系时的塔顶位移和跨中挠度最小,而塔底弯矩较为...     

行波激励下桩-土-斜拉桥多点振动台试验

为了研究桩基和场地土以及地震动空间效应对大跨斜拉桥地震反应的影响,以一座试设计主跨1 400m超大跨斜拉桥为试验原型,按1/70几何缩尺比设计和制作了一座包括群桩基础、模型土和上部结构等在内的试验全模型,缩尺后试验模型全长38.2m;根据动力等效原则,采用由砂子和木屑均匀混合而成的模型土模拟场地土,且用层状剪切土箱盛放。采用时间滞后的方法实现行波效应,通过多点振动台试验分别研究了纵向行波、横向行波对超大跨斜拉桥地震响应的影响及其机理。试验结果表明:行波作用对斜拉桥地震响应的影响非常复杂,纵向行波使塔顶纵向加速度和主跨竖向加速度的最大增幅分别约为50%和40%,而横向行波使塔顶和主跨横向加速度的最大减幅分别为15%和50%;纵向行波使主跨竖向位移的最大增幅约为40%,而横向行波使其横向相对位移的最大减幅为20%。行波作用对斜拉桥不同构件地震响应的影响也不同,与一致激励结果相比,纵向行波使塔顶、塔-梁以及墩顶相对纵向位移的最大减幅分别约为50%、40%和60%,使主跨竖向位移的最大增幅约为40%。此外,试验发现桩-土-结构相互作用对主塔、桥墩的加速度响应产生明显不利影响,使塔底增大2倍多,墩底增大1.1~4.0倍。基于上述结果,建议在斜拉桥地震反应分析或抗震设计时,需考虑行波效应和桩-土-结构相互作用等因素的影响,特别是其不利影响。     

近断层脉冲型地震动作用下大跨斜拉桥的地震响应特征分析

以一座双塔双索面半飘浮体系大跨度斜拉桥为工程背景,计算分析了纵向+竖向和横向+竖向激励下近断层脉冲型地震动、近断层非脉冲型地震动和远场地震动对大跨斜拉桥地震响应的影响.结果 表明:近断层脉冲型地震动、近断层非脉冲型地震动和远场地震动作用下,大跨斜拉桥主塔和主梁的地震响应规律基本相同;近断层脉冲型地震动对大跨斜拉桥主塔和...     

重心高度对不同体系斜拉桥地震响应特性影响研究

针对目前关于重心高度对不同体系斜拉桥地震响应特性的认识还不够全面这一现状,以某斜拉桥为例,分别建立飘浮体系和纵向固结体系有限元模型,通过改变下塔柱高度的方式改变斜拉桥的重心高度,分析重心高度对斜拉桥地震响应的影响规律。研究表明:随着斜拉桥重心高度的变化,存在纵向固结体系中塔底截面弯矩和剪力响应同时小于飘浮体系的情况;当重心较低时,纵向固结体系下塔底截面的剪力响应大于飘浮体系的剪力响应,但下塔底截面弯矩响应却一直小于飘浮体系的弯矩响应;而对于关键点位移响应,纵向固结体系明显小于飘浮体系,重心高度越低,这种优势越明显。因此针对具体斜拉桥应具体分析,以便选择合理的结构体系,提高其整体抗震性能。     

考虑行波效应的大跨度六塔斜拉桥地震响应分析

以嘉绍大桥为例,利用地震作用的时程分析方法,深入研究了考虑行波效应的多点激励作用下,大跨度六塔斜拉桥地震响应特性.研究结果表明:考虑行波效应时大跨度六塔斜拉桥和大跨度双塔斜拉桥的地震响应均小于一致激励作用时的情况,其中六塔斜拉桥在靠近边跨的桥塔和主梁相比靠近跨中部分的地震响应对行波效应更为敏感.同时,刚性铰对多塔斜拉桥地震响应不敏感.     

近远场地震作用下斜拉桥有无辅助墩静动力响应

为探究近场与远场地震作用下双塔斜拉桥静动力响应随有无辅助墩的变化关系,以某公路斜拉桥为研究对象,首先建立其有辅助墩和无辅助墩有限元模型,其次改变辅助墩高度,基于该斜拉桥的场地条件选择近场与远场地震作用,最后探究近场与远场地震作用下有辅助墩与无辅助墩的静力稳定性与动力响应。研究表明:有辅助墩可增加斜拉桥整体刚度及稳定性,刚度随辅助墩高的增加而略有降低,对纵漂和稳定性系数影响不大,对横弯、竖弯以及扭转较大;近场地震作用下位移响应和内力响应均大于远场地震作用下位移响应和内力响应,且在X+Z工况下的塔顶纵向位移与尾索轴力要大于Y+Z工况下的塔顶纵向位移与尾索轴力,但塔底弯矩却受横向地震作用影响较大;有无辅助墩的主梁弯矩图沿主梁的变化规律整体上保持一致,但仔细分析可知,设置辅助墩,可显著减小主梁弯矩,边跨弯矩可减小41.2%,中跨弯矩减小了8.3%,主梁挠度和索塔变形也随之减小。