大跨度三塔斜拉桥纵向约束体系设计研究

针对三塔斜拉桥温度效应显著、整体刚度不足的特点,以黄茅海大桥(主桥为(100+280+720+720+280+100)m独柱塔双索面三塔斜拉桥,采用分体钢箱梁)为背景,采用非线性时程分析方法,对比分析不同纵向约束体系下斜拉桥的静、动力响应.结果表明:中塔通过设置弹性索实现弹性约束,单侧弹性约束刚度6.5×105 kN/...     

大跨独塔斜拉桥纵向约束体系研究

为寻求一种最优纵向抗震体系,以一座位于高烈度区的205 m+205 m独塔斜拉桥为工程背景,建立动力模型进行时程分析,分别从黏滞阻尼器方案和弹性索方案两方面进行参数研究,比选2种方案并确定最优的纵向约束体系。结果表明,在总阻尼力和阻尼指数相同的前提下,当边墩与桥塔的阻尼器屈服力之比为1∶2时,下塔柱底的地震弯矩、塔顶位移与主梁位移均达到极小值;黏滞阻尼器在边墩和桥塔上的布置数量分别为4个、8个,当阻尼指数取0.3、阻尼系数为2 000 kN时,地震内力与位移均可得到有效的平衡控制;当全桥2根弹性索刚度为4×10⁴ kN/m时,关键截面的弯矩和剪力均出现极小值,黏滞阻尼器方案较弹性索方案的地震内力降幅超过20%,地震位移大致减小50%。     

超大跨度斜拉桥的横向约束体系

为了确定超大跨度斜拉桥的合理横向抗震约束体系,以苏通长江公路大桥为研究对象,采用非线性时程分析方法,分析了3种边墩、梁横向约束体系即横向滑动体系、全限位体系和减隔震体系(流体黏滞阻尼器连接体系)对超大跨度斜拉桥地震反应的影响,重点研究了阻尼器的合理设置方式及阻尼器参数。结果表明:对于超大跨度斜拉桥,横向滑动体系和全限位体系均不是理想的抗震体系;而在边墩、梁之间设置横向流体黏滞阻尼器可以显著减小边墩的横向内力以及梁端的横向位移,流体黏滞阻尼器应分散设置在各边墩上。     

低重心斜拉桥地震响应特性研究

从地震作用下主梁和桥面系水平惯性力的传递路径出发,建立主梁和桥面系水平惯性力传递路径模型,分析其对塔底弯矩的影响规律,提出低重心斜拉桥的概念,对比分析低重心斜拉桥与常规斜拉桥的异同。以一典型的低重心斜拉桥——济南黄河三桥为对象,对比分析该桥与常规斜拉桥的区别,研究不同结构体系对低重心斜拉桥地震响应的影响。     

拉索布置形式对大跨度三塔斜拉桥竖向刚度的影响研究

与双塔斜拉桥相比,三塔斜拉桥由于中塔缺乏有效约束,结构柔性更大,竖向刚度计算往往不易满足设计要求,设置加劲索是提高结构竖向刚度的有效措施。以黄茅海大桥三塔斜拉桥为研究对象,系统研究了不同拉索布置形式对大跨度三塔斜拉桥竖向刚度的影响。结果表明,相比于设置塔间加劲索、边塔辅助索、同时设置辅助索和交叉索等拉索布置形式,在中塔设置5对辅助索或4对交叉索是满足本工程竖向刚度要求的有效经济措施;辅助索纵桥向锚固间距与初拉力值对结构竖向刚度影响较大,推荐的锚固间距为22.5m、初拉力为4 000kN。从便于工程实现角度考虑,辅助索比交叉索的实现方式更为简单经济,因此本工程的推荐拉索布置形式是在中塔设置5对辅助索。     

加劲索对大跨三塔铁路斜拉桥动力特性的影响研究

为研究加劲索布置和刚度对三塔铁路斜拉桥动力特性的影响,以蒙华铁路洞庭湖大桥为工程背景,采用有限元软件ANSYS建立模型,分析设置主塔交叉索,塔、梁加劲索和塔顶水平加劲索对大跨三塔铁路斜拉桥动力特性的影响,并对加劲索不同布置形式下其刚度变化对动力特性的影响进行参数化研究.研究结果表明:加劲索对侧弯频率几乎没有影响;设置主...     

多种减隔震装置共同作用的斜拉桥抗震分析

宝鸡市陈仓渭河特大桥是一座位于高烈度地区的混凝土斜拉桥,通过考虑斜拉桥受力特点,采用摩擦摆球型支座加黏滞阻尼器减隔震方案,考虑桩土作用,合理构建空间有限元模型,进行了斜拉桥的抗震分析与设计.抗震分析表明,该体系减震效果显著,能够有效减小桥梁纵横向位移,改善结构受力.     

高烈度区系杆拱桥减隔震支座参数敏感性分析

为研究减隔震支座参数对高烈度区桥梁关键截面内力以及关键节点位移的影响规律,以主跨148 m的金沙江系杆拱桥为工程背景,采用MIDAS建立全桥模型进行非线性时程分析,探究分别在摩擦摆支座和黏滞阻尼器单独作用下支座参数对桥梁响应的影响规律,并在此基础上将两类减隔震支座联合作用,进一步探明支座最优参数组合。结果表明,摩擦摆支座的摩擦系数增大会使弯矩与拱顶纵向位移增大,但相应轴力会有所减小;曲率半径增大会使各截面轴力增大,但同时弯矩有所降低;黏滞阻尼器的阻尼指数增大会使内力和拱顶位移减小,阻尼系数增大会使内力和拱顶位移增大;联合作用下各截面内力均稳定且均匀,与单独作用相比,能在降低桥梁内力响应的同时避免单独使用摩擦摆时位移过大的问题,能更好地发挥两类支座的优势。     

黏滞性阻尼器对千米级斜拉桥纵向减震效果的振动台试验研究

为了研究千米级斜拉桥纵向采用黏滞性阻尼器的减震效果,以一座主跨1 088 m的斜拉桥为工程背景,按相似理论设计制作了一座几何缩尺比为1：35的全桥振动台试验模型,通过改变塔梁间的连接方式,建立了塔梁间纵向无约束的非减震体系和塔梁间纵向采用黏滞性阻尼器的减震体系,选用4条具有代表性的地震动进行了4个振动台纵向一致激励的全桥振动台试验,然后将不同地震动输入下2种体系的试验结果进行对比分析。试验结果表明：千米级斜拉桥纵向无约束体系的地震响应受输入地震动的特性影响较大,对于长周期成分丰富,特别是对应于结构一阶周期的加速度谱和位移谱谱值较大的地震动,结构的地震响应较大;千米级斜拉桥非减震体系的地震响应同样也受输入地震动特性的影响较大;纵向采用黏滞性阻尼器的减震体系可以减小结构的梁端位移、塔顶位移以及塔底钢筋应变,但输入地震动的特性会影响黏滞性阻尼器的减震效果,对于特征周期较长、长周期成分丰富的地震动,黏滞性阻尼器的减震效果较好,而对于有明显速度脉冲的地震动,黏滞性阻尼器的减震效果相对较差,当地震动峰值加速度PGA为0.4g时,在场地人工地震动、Loma Prieta地震动作用下,梁端最大位移分别减小了62.41%、37.75%;对于有明显速度脉冲的地震动,需要选择阻尼系数更大的黏滞性阻尼器。     

摩擦摆支座对斜拉桥地震易损性的改善研究

为了研究使用滑移摩擦摆隔震支座对斜拉桥抗震性能的影响,通过Opensees分别建立采用普通支座的斜拉桥模型和采用滑移摩擦摆隔震支座的斜拉桥模型.对比和分析这两种结构各构件的地震易损曲线,并从地震易损性的角度对隔震斜拉桥的抗震性能进行评估.在考虑了摩擦摆滑移支座后,斜拉桥各支座在地震荷载作用下发生各种破坏的概率显著增加,同时支座发生不同破坏形式的概率非常接近;在横向地震荷载作用下,考虑摩擦摆滑移支座的影响后,随着PGA的增加,斜拉桥支座发生不同形式破坏的概率上升明显,同时各支座发生各种破坏形式的概率非常接近且其变化规律大致相同.发现采用摩擦摆隔震支座的斜拉桥相比采用普通滑移支座的斜拉桥,桥墩、桥塔在纵桥向和横桥向的易损性均有明显地改善作用,桥墩和桥塔构件发生严重损伤和完全破坏的概率接近于零,说明摩擦摆支座能够有效耗散地震能量,保护主体结构.     

非弹性连接对三塔悬索桥地震响应的影响

为了研究超大跨度三塔悬索桥动力响应,以泰州长江公路大桥为例,基于ABAQUS平台建立脊骨梁有限元模型,并在静力几何非线性初始平衡态基础上进行动力分析,研究其地震响应特点及塔梁间非弹性连接的减震效果.结果表明:加劲梁的地震轴力峰值在中塔两侧呈对称线性分布;横桥向剪力波动明显小于竖桥向;竖桥向弯矩分布相对均匀;横桥向弯矩明显大于竖桥向弯矩,并且具有较强的波动性;横桥向弯矩、剪力均在中塔处出现峰值;非弹性连接可有效减小塔梁纵桥向相对位移;边塔处塔梁纵桥向相对位移及塔底纵桥向剪力峰值均与初始刚度近似呈线性关系;梁端部分的轴力随非弹性连接初始刚度的增大而增大,跨内极小值向中塔靠近;合理参数设置的非弹性连接可取得良好减震效果.     

主跨460m协作体系斜拉桥抗震性能研究

巢湖大桥为主跨460 m的双塔双索面组合梁协作体系斜拉桥,设有1122 m的一联主梁,且梁体较低.针对该桥塔墩地震力合理分配、地震位移控制和横向梁体鞭梢效应等抗震难点,分别对其顺桥向、横桥向的抗震体系进行方案研究.结果表明:顺桥向抗震体系中,通过比选确定采用半飘浮体系,在塔梁之间设置参数为C=2500 kN·(m/s)...     

白沙洲长江大桥不同主梁纵向约束方式及其对结构抗震性能的影响

以武汉白沙洲长江大桥这座主跨６１８ｍ斜拉桥为例，考虑索，塔和主梁的非线性效应，用大位移理论研究了大跨度斜拉桥这种长大柔性结构物在地震作用下的动力行的，讨论了不同主梁纵向约束方式对斜拉桥地震响应的影响。     

河口黄河大桥减隔震措施研究

河口黄河大桥主跨360 m,为我国Ⅷ度及以上地震区最大跨度的斜拉桥,桥塔设计受抗震控制,需采取合理的减隔震措施保证结构的安全和经济性。介绍了河口黄河大桥的地震非线性时程分析方法,重点分析对比了不同参数下塔梁弹性约束和使用液体黏滞阻尼器两种隔振体系的结构响应。结果表明,相对于塔梁弹性约束体系,设置液体黏滞阻尼器对减少本桥地震效应更为有效,其研究成果对同类大桥的设计与计算工作具有一定理论指导作用。     

CFRP索大跨斜拉桥的非线性地震响应控制分析

为探讨碳纤维增强塑料(CFRP)索斜拉桥与普通钢索斜拉桥的地震响应控制优劣性,基于现有试验,以苏通长江公路大桥为参考建立有限元模型,采用等轴向刚度准则换索,并在墩梁、塔梁处设置弹性连接装置和阻尼器作为减震装置;基于弹塑性抗震理论和地震响应分析结果,通过对目标函数作参数敏感性分析,获得不同配索斜拉桥对应于各减震装置的合理设计参数,并比较2种索斜拉桥减震控制的优劣。结果表明:选取相同减震设计参数时,CFRP索斜拉桥可获得较优的减震效果;阻尼器的减震效果比弹性连接装置更优,尤其在内力控制方面。     

基于模糊逻辑的异形拱塔斜拉桥黏滞阻尼器参数优化研究

为研究黏滞阻尼器参数对异形斜拉桥抗震性能的影响及该黏滞阻尼器的参数优化,以某蝴蝶兰异形拱塔斜拉桥为对象,建立全桥三维有限元模型,结合模糊逻辑控制方法,研究在地震作用下35种工况组合的阻尼系数C与速度指数α对该桥抗震性能的影响。研究结果表明:在塔梁交接处设置一个纵向黏滞阻尼器后,该桥关键位置地震反应明显减小;变化规律为:随阻尼系数的增大,塔顶位移及塔底弯矩均减小;随速度指数的增大,塔顶位移及塔底弯矩均增加;经Matlab模糊逻辑优化得出:在阻尼系数C取4500 kN·(s/mm),速度指数α取0.2时,塔顶位移及塔底弯矩综合平衡减震效果达到最佳。     

高烈度地震区高墩连续梁桥适宜约束体系研究

针对高烈度地震区高墩连续梁桥普遍存在静动力性能差的技术难题,以安罗黄河特大桥副桥为研究对象,开展了适宜约束体系研究,在静、动力响应研究的基础上,提出了静力作用下设置4个固定墩,且墩梁连接处设置摩擦摆减隔震支座的约束体系。结果表明,该体系有效减小了制动力和运营风荷载产生的下部结构内力,同时在地震作用下发挥了减震耗能作用,有效改善桥梁静、动力受力性能,解决了高烈度地震区高墩连续梁桥设计中的关键技术难题。本研究可以为类似高烈度区桥梁约束体系设计提供借鉴。     

不同支座形式对临猗黄河大桥地震响应影响研究

以临猗黄河大桥主桥(112+14×128)m+(14×128+120)m高墩长联组合梁桥为背景,研究不同支座形式对高墩长联组合梁桥地震响应的影响.建立该桥有限元模型,考虑支座在强地震动作用下发生的滑动特性,采用非线性时程分析方法对摩擦摆支座和球型支座约束桥梁进行地震响应分析,分析2种支座约束下桥梁地震响应特征,并进行损...