基于流固耦合方法的深水桥墩地震响应分析

该文以深水桥墩为研究对象,采用FSI考虑水对桥墩地震响应的影响,分析比较了不同水深、不同水域面积以及不同壁厚情况下流固耦合作用对桥墩地震响应的影响。得出考虑墩水耦合作用不仅增大了墩底地震响应的最大值,并且使墩底响应最大值发生的时刻也有所改变;随着水深的增加,流固耦合作用对墩底响应的影响增大;随着壁厚的增大,流固耦合效应对空心桥墩墩底地震响应的影响逐渐减小。     

近、远场地震下深水桥梁地震响应特性研究

以深水大跨连续刚构桥为分析对象,建立墩-水相互作用的有限元模型,研究动水压力对桥墩地震响应的影响,对比分析了近场、远场地震作用下动水压力对深水桥墩地震响应的影响规律。结果表明:随着水深的增大,桥墩结构的自振周期有所增大;同时考虑桥墩内、外域水的结构自振周期的增幅大于仅考虑外域水;附加质量比越大,动水压力对结构自振周期及结构动力响应影响越大;随着水深的增加,近、远场地震作用下桥墩地震响应值均有增加的趋势,但近场地震作用下桥墩结构的地震响应明显大于远场;近场地震作用下动水压力对桥墩地震响应值的影响大于远场地震,并且随着水深的增加,差异越明显。     

高桥墩桥梁抗震分析方法

近年来,在我国西部高烈度地震区出现了许多高墩桥梁,在强地震作用下高桥墩桥梁的反应与低桥墩桥梁相比具有明显的非线性行为,其中包括几何非线性和材料非线性,但是在现行规范中对高桥墩桥梁的抗震分析没有具体规定。本文总结了高桥墩桥梁的地震反应特点,以及高桥墩在地震作用下非线性行为的作用原理,并在此基础上系统总结基于弹塑性桥墩模型的地震反应分析过程,为以后此类高墩桥梁的地震反应分析提供可以借鉴的方法。     

天然基础上的重力式桥墩非线性地震反应分析

软弱地基上的重力式桥墩,在强烈地震作用下,有可能会发生桥墩基础提离现象。取上部结构恢复力模式为理想弹塑性模型,下部地基土采用有试验支持的无拉力Winkler弹塑性固结模型,分析了非线性地基土与非线性重力式桥墩相互作用体系下的地震反应,并对一重力式桥墩进行了计算分析。分析结果表明,对于天然浅基础上的重力式矮墩,地基的破坏有可能先于桥墩的破坏,在进行桥梁抗震设计时,考虑土与桥墩的共同作用是必要的。     

地基水平运动时高桥墩的动力屈曲仿真分析

将高桥墩简化为一端固支一端简支的受压杆,考虑大变形和混凝土的特殊本构关系,通过仿真分析得到在不同强度地震波下高桥墩从产生横向小幅振动到大幅振动直至失稳的全过程;得到了地震波冲击时高桥墩失稳的临界地震加速度和失稳时刻.通过算例的数值仿真分析比较了地震波幅值以及桥面质量大小对位移幅值响应曲线、临界地震加速度和失稳时刻的影响.所得结论对高桥墩的设计具有重要的指导意义.     

拼装式双柱桥墩抗震能力的评估

采用三线型滞回模型，对拼装式双柱桥墩进行了弹塑性地震反应分析，并分别对常遇小震、中震及罕遇大震时的抗震能力进行了评估。计算结果表明，现有定型设计的拼装式双柱桥墩，能满足在设计烈度为７￣９度地震区“小震不坏”、“中震可修”，以及在７￣８度地震区“大震不倒”的设计要求。     

水平双向地震作用下钢桥墩损伤区域长度研究

钢板局部失稳是典型的钢桥墩地震破坏形式之一，因此在进行结构地震反应分析时需要考虑钢板局部变形对计算结果的影响。为了研究钢桥墩结构的地震损伤特征并为建立合理的杆系-板壳混合单元模型提供依据，以矩形截面钢桥墩为对象，采用板壳有限元模型和修正双曲面滞回本构模型分析了结构在水平双向反复荷载作用下的破坏过程，讨论了加载路径对桥墩承载力、延性以及极限状态下局部变形特性的影响；通过结构参数分析拟合了钢桥墩地震损伤区域长度预测公式；通过全板壳单元模型和杆系-板壳混合单元模型的桥墩弹塑性地震反应分析结果对比，验证了损伤区域长度预测公式的适用性。结果表明：钢桥墩在单方向上的承载能力和延性特性与荷载作用路径有关，沿正方形加载时结构的延性最小，沿斜方向加载时结构的承载力最小；荷载作用路径对钢桥墩极限状态下的损伤区域长度影响不明显；矩形截面钢桥墩地震损伤区域长度主要与截面宽度及横隔板间距有关，根据这2个参数建立的钢桥墩地震损伤域区域长度预测公式能够正确反映结构在水平双向地震作用下发生局部失稳的范围。该公式可为钢桥墩地震损伤范围预测以及合理混合单元模型的建立提供参考依据，但预测结果偏于保守，精度仍有待于进一步提高。     

城市超宽桥的地震反应分析

以某三跨连续梁桥为工程背景,采用时程分析法,对43.5 m宽的四柱和双柱式超宽桥以及25.5 m宽的普通桥的地震反应进行分析.结果表明：双柱超宽桥主梁稳定性较差,在抗震设计时需要充分考虑主梁的扭转效应;超宽桥地震反应明显大于普通桥,其桥墩弯矩和支座剪力达到普通桥的2～4倍;四柱超宽桥横桥向地震反应起控制作用,双柱式超宽桥纵、横向地震反应均较大;桥墩的布置方式和支座的约束形式对超宽桥地震反应影响较大,双柱式超宽桥更为不利.     

行波效应对深水桥梁地震响应的影响

以深水连续刚构桥为研究对象,采用Morison方程计算动水压力,从频谱、水深、结构周期3个方面考虑行波效应对深水桥梁进行地震响应分析。研究表明:动水压力对深水桥墩地震响应的影响随着波速的不同而变化,并且考虑行波效应时,动水压力对深水桥墩地震响应的影响还与地震波的频谱特性及计算的项目有关;考虑行波效应计算动水压力对深水桥墩地震响应的影响程度跟水深和结构固有周期有关。由此得出结论,大跨度深水桥梁地震响应分析应合理地考虑行波效应和动水压力。     

不同墩高桥墩结构的地震反应分析

以一典型桥墩结构为例,采用有限元程序sap2000建立桥墩结构空间有限元计算模型,采用动态时程分析法对不同墩高桥墩结构进行地震反应分析,着重讨论不同地震动输入下不同高度桥墩的底部内力以及墩顶变形的地震反应变化规律,分析结果为同类桥梁结构的抗震设计提供理论依据。     

独柱式桥墩在横向地震下的倒塌机理分析

在城市桥梁中大量采用的独柱式桥墩，由于其自身的结构弱点，在横向地震作用下易于倒塌。为了采用有效的抗震构造措施，保证独柱式桥墩大震不倒，必须弄清其破坏倒塌机理。通过日本孤神高速线高架桥的倒塌分析，对独柱式桥墩在横向地震下的破坏倒塌机理进行了分析研究。     

桩土相互作用对大跨度刚构桥抗震影响分析

为研究桩土相互作用对大跨度连续刚构桥地震响应的影响,采用MIDAS/Civil建立嵌固模型与m法模型,对施加嵌固作用与考虑桩土相互作用时桥梁结构的地震响应进行对比分析。结果表明,考虑桩土相互作用时,桥梁结构整体刚度偏小,同时土层能减缓地震对桩基的作用,桥梁上部结构内力变小,相比直接固结桥墩底部,这种模拟方法与实际工程更吻合。     

单轴对称截面桥墩弹塑性地震响应研究

基于OpenSees软件，采用弹塑性纤维梁柱单元建立墩柱模型，考虑上部梁体重量、隔震支座及材料非线性的影响，采用IDA增量动力分析法对某单轴对称截面桥墩进行了结构弹塑性地震响应分析。计算结果表明，单轴对称截面的桥墩在单向地震作用下产生双向弯曲现象，在垂直于对称轴地震激励作用下，桥墩的双弯曲系数随着PGA的增加后降低，当PGA达到某个值之后，双弯曲系数不再有过大的变化，对于指导该类桥梁设计具有一定的参考意义。     

某深水群桩基础连续梁桥的抗震设计研究

以位于深水区域的某连续梁桥为对象,拟定4种不同的设计方案,通过动力特性分析和地震时程分析,比较了4种方案的动力特性和地震反应,得到对此类型桥梁抗震设计有用的结论。对于深水桥梁往往采用的高桩承台基础,自由桩长对桩基础的地震反应影响较大,在保证合理经济的前提下,自由桩长较小对其抗震性能有利。结构布置相同时,铅心橡胶支座可以延长结构周期,避开设计反应谱中加速度较大区域,从而减小地震作用;铅心橡胶支座在纵桥向使多个桥墩共同承受地震作用,同时具有耗能作用,能很大程度上减小结构地震反应。     

大型深水桥墩圆形钢围堰的设计探讨

文中对大型深水桥墩圆形钢围堰的设计理论作了系统的总结，内容涉及钢围堰的下沉，自身结构计算和钢围堰封底砼计算几个方面。     

薄壁桥墩地震反应谱分析

结合工程实例,应用有限元软件ANSYS,在分析薄壁桥墩自振特性的基础上,对其进行了地震反应谱分析.给出了计算原理、计算模型、计算过程和计算结果,探讨了薄壁桥墩自振特性的特点,通过对二维地震动输入下墩顶和墩底位移计算结果的分析,得出以下结论:在二维地震动输入下,对于薄壁桥墩其位移的基本特点是纵桥向水平位移最大,横桥向水平位移次之,而竖向位移最小;结构在二维地震作用下,是以水平位移为主,竖向位移很小.     

地震-波浪耦合作用下考虑相位差影响的深水桥墩动力响应分析

跨海深水桥墩往往受到不可忽视的波浪作用,在设计时需考虑波浪力.在地震作用下,桥墩附近海域的波浪场受到地震动水压力的干扰,波浪作用也受到影响,桥墩的动力响应需考虑两者的耦合作用.另一方面,地震起振时,墩底处地震波的相位可简单视为0,而桥墩处的波浪相位可能在0～2π之间变化,地震与波浪之间的相位差将直接影响波浪作用的大小,...     

方形截面深水桥墩的地震响应分析方法研究

为验证地震响应分析方法对方形截面深水桥墩的适用性,以边长为2m、高度为60m的正方形截面桥墩为例,分别采用解析法、数值法、结合法分析其在不同水深情况下的墩顶位移和墩底应力,并在此基础上对比方形截面和圆形截面桥墩地震响应的特点。结果表明:采用解析法按刚体运动计算方形截面桥墩的地震响应时,一定程度上夸大了动水压力的影响;采用数值法按弹性振动计算方形截面桥墩的地震响应时,水深增加的作用效果恰好与按刚体运动计算时相反,减小了桥墩的地震响应;采用结合法同时考虑地震作用下桥墩的刚体位移和弹性振动时,计算方形截面桥墩的地震响应更合理;方形截面桥墩与圆形截面桥墩的地震响应随水深的变化趋势类似。     

兵库县南部地震中钢管桥墩损坏的数值模拟

介绍了日本兵库县南部地震对钢管桥墩造成损坏的大致情况及循环荷载条件下，受损桥墩的分析结果。桥墩的周期特性采用弹－塑性有限元法分析。分析得到的屈曲形态和屈服区域的分布与真实破坏情况吻合。     

自锚式悬索桥地震反应有限元分析

以某独塔自锚式悬索桥为工程背景,采用空间有限元程序ANSYS,对其进行了地震反应仿真计算。针对桥塔和桥墩为异形结构（贝壳状弧形壳体）,采用8节点实体单元模拟主塔和桥墩。通过迭代计算确定结构初始平衡状态并计入初应力对结构刚度的影响,建立了全桥精细有限元模型。分别对嵌固模型、考虑桩-土相互作用和考虑承台土压力这3种模型进行了不同地震波组合下的动力时程反应分析。计算结果表明：塔根截面的应力水平最高,是结构抗震的关键部位;墩和塔出现了局部应力集中的现象,应力集中的区域在截面突变处和截面的角点处;考虑承台土压力的影响,可以有效减小桩基础的应力;精细有限元模型可以较好地反映结构在地震作用下的易损部位。