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。     

三塔斜拉桥设计参数分析

为研究三塔斜拉桥结构的力学行为特征,为三塔斜拉桥设计提供参考,结合三塔结合梁斜拉桥工程设计实例,建立三塔结合梁斜拉桥的有限元模型,对斜拉索重叠布置、塔间斜拉索、提高桥塔刚度及采用辅助墩等措施进行参数分析,总结其受力行为的变化规律。计算结果显示:设置重叠索、设置塔间加劲索、边跨设置辅助墩可有效改善中塔、主梁、斜拉索受力,减少塔顶水平位移值及跨中主梁挠度值;提高中塔刚度可以减少塔顶位移;提高边塔刚度对结构影响很小;提高中塔的塔高可以改善桥塔内力,但会增大塔顶位移。计算结果可为三塔结合梁斜拉桥结构布置设计提供参考。     

曲线斜拉桥辅助墩位置影响分析

曲线斜拉桥是主梁呈曲线的斜拉桥。其兼具弯梁桥和斜拉桥的受力特点,主梁在承受弯矩、剪力作用的同时承受了较大的扭转作用,受力复杂,具有高度空间性。以刚果共和国布拉柴维尔主跨为285m的曲线斜拉桥为工程背景,基于有限元分析方法,通过改变曲线斜拉桥的辅助墩位置,以探究不同辅助墩的位置对结构受力性能的影响规律,主要研究对象包括主梁弯矩、扭矩、剪力和轴力,支座反力等,研究结果表明辅助墩位置距主塔距离越大,最大双悬臂阶段主梁内力状态则更为复杂,而成桥阶段主梁内力状态更为合理。研究结果可为曲线斜拉桥的设计提供参考。     

考虑行波效应的大跨度双塔斜拉桥地震响应分析

为研究行波效应对大跨度斜拉桥索力和墩/塔内力的影响,利用MIDAS/Civil建立某大跨度双塔斜拉桥有限元模型,采用相对位移法,分析不同地震波速度下拉索的索力响应、墩/塔底的内力响应、主梁和塔顶的位移响应,并将其与一致激励下地震响应相比较。结果表明,考虑行波效应,低波速时索力峰值大于一致激励下索力峰值,但随着波速的增大,行波效应对索力的影响逐渐减弱;随着波速的增大,行波效应对桥梁结构位移和内力的影响减小;行波效应对各墩/塔底内力的影响不相同,与一致激励相比,不同部位的内力响应有增有减,低波速对墩/塔底内力的影响最明显;考虑行波效应,主梁跨中和塔顶的纵向位移较一致激励下减小,对结构有利,但主梁跨中竖向位移增幅较大,不利于结构抗震,设计时应予以重视。     

行波效应对大跨度斜拉桥地震反应的影响

为研究大跨度斜拉桥地震反应特性及行波效应对其影响,以某大跨度斜拉桥为例,依据D'Alembert基本原理,采用动态时程法计算结构动力位移和内力.选用2条不同频谱特性地震波,考虑不同视波速对大跨度斜拉桥地震反应的影响,重点研究行波效应对大跨度斜拉桥的地震反应影响,并与一致激励地震反应结果进行比较.结果表明:随着视波速的增大,各桥塔塔底内力、塔顶位移以及墩底内力的地震响应值有显著变化且趋近于一致激励地震响应;行波效应对主梁顺桥向轴力和塔顺桥向剪力有显著影响;在地震波加速度峰值(0.40g)相同的情况下,由于各条波之间频谱特性的不同,不同视波速输入下结构的地震反应存在一定的差异.     

辅助墩对无上横梁双直立塔柱斜拉桥的影响

无上横梁双直立塔柱形索塔对斜拉桥的整体刚度有较大影响,尤其是索塔的横向刚度大大削弱.该文以主跨320 m的预应力混凝土双塔双索面半漂浮体系斜拉桥为研究对象,采用大型有限元软件Ansys建立空间有限元模型,分3种工况(无辅助墩、增设1对辅助墩、增设2对辅助墩)对其进行了静力和动力特性分析.结果表明:设置边跨辅助墩能在一定程度上降低该体系斜拉桥的塔顶水平位移与主梁挠度,对主梁的振动也起到了一定的约束作用,提高了结构的整体刚度,有利于结构的抗震和抗风稳定性.     

大跨度矮塔斜拉桥动力特性研究

通过对常山矮塔斜拉桥进行有限元结构分析,计算出该桥自振特性并进行分析研究;同时通过修改主梁、主塔及主墩的连接方式来模拟不同结构体系矮塔斜拉桥,并对三种不同结构体系矮塔斜拉桥的动力特性对比分析;对地震作用下内力最大的4号桥墩底截面,采用加州大学伯克利分校开发的UC-Fyber桥梁抗震屈曲分析专用软件对其屈曲承载力进行了验算。     

V型双斜塔无背索斜拉桥地震响应分析

V型双斜塔斜拉桥是对常规无背索斜拉桥造型的突破,为研究其地震响应规律和特点,以六安市寿春西路桥——(108+70)m V型双斜塔双向倾斜的无背索斜拉桥为工程背景,利用MIDAS Civil建立其空间整体有限元模型,在动力特性分析的基础上利用时程分析法研究其地震响应规律。结果表明:该桥首阶振型为主塔纵向弯曲,主塔振动问题突出;地震作用下,主塔顺桥向、钢主梁竖向变形明显;内力峰值集中于主副墩底、主副桥塔与主梁固结位置及两者之间的主梁段;桥塔塔顶无拉索区域相当于支撑于斜拉索上的悬臂梁,除景观要求外该区域不宜过长;主、副桥塔与主梁形成的刚构体系于抗震不利,应采取合理的减震措施。     

柔梁密索体系矮塔斜拉桥静力分析

为了解柔梁密索体系矮塔斜拉桥结构静力特性,以主跨380 m的双索面柔梁密索体系混合梁矮塔斜拉桥——潮惠高速榕江大桥为背景,利用MIDAS Civil有限元软件建立柔梁密索体系矮塔斜拉桥和常规斜拉桥2种方案桥梁模型,对主梁内力和斜拉索索力进行对比分析。结果表明：柔梁密索体系矮塔斜拉桥的力学行为与常规斜拉桥基本相似,可通过调整斜拉索索力达到“梁平塔直”的合理成桥状态,主梁弯矩较小,但主梁轴力和斜拉索索力比常规斜拉桥大;正常使用阶段主梁活载内力较常规斜拉桥大,斜拉索活载应力幅值与常规斜拉桥相当,斜拉索的安全系数应按2.5进行控制;运营阶段柔梁密索体系矮塔斜拉桥主梁应力明显高于常规斜拉桥主梁应力,但均满足规范要求。     

粘滞阻尼器在全漂浮体系斜拉桥抗震设计中的功效分析

以骑骡沟大桥斜拉桥方案为背景,建立有限元模型,计算分析粘滞阻尼器对全漂浮体系斜拉桥的减震效果,对粘滞阻尼器的参数与设置位置进行了分析和优化,在综合考虑主梁纵向位移减小量、墩底内力增加量及经济成本的前提下,给出了最优的阻尼器布置方案。     

混合梁轨道专用斜拉桥自振特性研究

以国内最大的混合梁轨道专用斜拉桥重庆高家花园大桥为研究对象,应用大型有限元软件建立全桥模型,采用子空间迭代法进行动力分析,得出该桥的自振频率和振型,并在此基础上研究结构参数对桥梁低阶频率和地震响应的影响。计算结果表明:双塔混合梁轨道专用斜拉桥辅助墩的设置对桥梁结构刚度分配十分有限,低阶自振频率及振型影响较小;主梁横向刚度对主梁侧弯的振动频率影响较大;半漂浮体系和固结体系振动频率基本相同,漂浮体系主梁侧弯振动频率较前两者小,且地震作用下结构响应十分显著;主梁及2期恒载对主梁低阶频率和地震响应较为显著,而对索塔的低阶振动频率影响较小。研究成果可为同类斜拉桥的设计及施工提供参考。     

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。     

混合梁斜拉桥塔梁同步施工中主塔偏位影响因素分析

塔梁同步施工方法在混合梁独塔斜拉桥领域运用和研究较少。为分析塔梁同步施工时主塔、主梁线形及内力状况,探究斜拉索张拉次序、张拉力及主塔温度变化对主塔偏位的影响,以岳口汉江特大桥为工程依托,采用Midas/Civil有限元软件建立三维空间有限元模型,对混合梁斜拉桥塔梁同步施工全过程进行模拟。研究结果表明:采用塔梁同步的施工方法能够保证桥梁成桥状态下主梁线形及主塔主梁内力在安全范围内;斜拉索张拉次序及级数对主塔偏位影响明显,对比分析多种张拉方案,主塔两侧拉索同步分4级张拉能够保证斜拉索张拉过程中主塔偏位较小,主梁内力较合理;对比分析索塔在不同温度工况下的位移变化,发现温度效应对主塔偏位影响很大,在实际工程中应予以考虑。     

大跨径多塔斜拉桥非线性静力分析

以一座在建的多塔结合梁斜拉桥为工程背景,运用大型有限元结构分析软件ANSYS,建立多塔斜拉桥的空间非线性有限元模型,考虑拉索垂度效应、结构大位移和梁柱效应3种几何非线性因素,进行了大跨度多塔斜拉桥空间非线性静力分析,给出了桥梁结构主梁、桥塔以及斜拉索的位移及内力云图,结果表明:多塔斜拉桥的主跨跨中位移变形最大,为33.2 cm;边塔弯矩随高度的变化各不相同,塔底弯矩最大;斜拉索的最大索力在边塔外侧的辅助墩附近。     

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.     

天水市藉口镇藉河大桥总体设计

天水市藉口镇藉河大桥主桥采用独塔双索面斜拉桥,边跨45 m+84 m,主跨155 m,主塔采用钢筋混凝土钻石形塔,主梁采用预应力混凝土边纵梁,该桥采用塔、梁、墩固结体系,辅助墩及过渡墩处设置减隔震型抗震支座。阐述了该桥总体设计时在孔跨布置、主梁、主塔、斜拉索、基础等方面的尺寸确定。对高烈度地区独塔斜拉桥的设计提供了宝贵的工程经验。     

曲塔斜拉桥地震响应时程分析

结合某曲塔斜拉桥工程设计实例,采用有限元分析方法建立动力计算模型,选取3条地震波在桥的纵、横向作用下的时程分析,得出主梁和主塔、边墩、辅助墩在动力作用下的内力、应力、位移及时程响应,总结了曲塔斜拉桥在地震作用下的受力特征.     

基于Midas Civil的单塔双索面折塔斜拉桥关键施工阶段的有限元分析

依托四川某单塔双索面折塔斜拉桥,利用有限元软件MIDAS Civil对斜拉索索力进行分析,并基于影响矩阵法对斜拉索初始拉力系数进行求解,从而较为准确地对合理成桥状态进行确定。根据桥梁结构制定了2种施工方案,然后分别对2种施工方案下的斜拉桥主要施工步骤进行有限元分析,通过分析斜拉索、主塔和主梁的位移及内力,并与实测数据对比,最终得到较优的施工方案。     

基于地震作用的大跨度混合梁斜拉桥钢混结合点位置优化分析

针对大跨度混合梁斜拉桥抗震设计中钢混结合点合理位置选取的问题,以主跨730m的重庆万州长江三桥为例,采用有限元软件建立主桥计算模型,引入边跨混凝土主梁长度与边跨跨度之比η变量,计算4种方案(η分别为1.01、0.96、0.79、0.75)下结构的地震响应,研究不同η对全桥结构及结合段的地震响应变化规律,对地震作用下钢混结合点的位置进行优化分析。结果表明:改变钢混结合点的位置,边跨混凝土占比η减小时,塔根的地震内力响应减小、主梁跨中位移增大;钢混结合点的位置靠近桥塔和辅助墩时,钢混结合段的受力增大而变形减小;建议边跨混凝土占比η取0.94~0.96时为钢混结合点最优位置。     

特大跨斜拉桥横向抗震设计方案研究

针对大跨度斜拉桥在高烈度横向地震作用下的抗震分析,就现今工程中常用到的添加挡块、金属阻尼器、黏滞阻尼器这3种减震设计方法,以某特大跨铁路斜拉桥为工程背景,基于MIDAS Civil建立了三维有限元动力弹性模型,分析了桥梁结构的动力特性;通过采用3种参数化后的方案与梁墩横向自由边界条件下的对比分析,研究了满足横向极限位移控制条件下,3种设计方案的结构地震响应特点;另外针对黏滞阻尼器和金属阻尼器减震方案,对2种阻尼器组合和布设方案进行了局部优化。研究结果表明：增设挡块减震方案要比采用阻尼器减震方案的墩塔底部内力大,采用黏滞阻尼器设计方案的减震效果最好;经过综合比较后,推荐采用组合1方案（过渡墩和辅助墩的左右侧分别设置金属阻尼器、液体黏滞阻尼器）用于铁路大跨斜拉桥。