中菲规范地震动参数确定方法的对比分析

将我国《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010)与菲律宾国家结构规范(NSCP—2010)中关于地震动参数确定方法进行对比,重点对场地类别的划分和地震动峰值加速度、地震动反应谱特征周期的确定方法进行了对比分析。认为两种规范抗震设防基本原理相同,在设防水准和参数使用细部有一定的差别。     

A型高墩大跨混凝土连续刚构桥车桥动力分析

研究目的:针对A型高墩大跨混凝土连续刚构桥,具有墩高、跨度大、墩身体量轻、刚度相对小等特点,分析车桥耦合动力响应,得出车桥动力性能指标,探讨桥梁结构横向自振周期与车桥动力响应的关系。研究结论:(1)结构基频为纵向振动,频率为0.401 Hz,第二振型为横向振动,频率为0.657 Hz,一阶竖弯频率为1.125 Hz;(2)客车以200 km/h运行,车辆运行安全性和平稳性满足要求,横向及竖向舒适度指标均为优良;货车以120 km/h运行,能满足车辆运行安全性和平稳性要求;A型高墩能较好地解决大跨度连续刚构桥的动力性能问题;(3)桥梁横向第一自振周期对桥梁横向振幅影响较大,对梁体竖向、横向加速度影响规律不明确;(4)车辆响应对桥梁横向自振周期不敏感,采用桥梁横向自振周期来反映桥上车辆的运行安全性、舒适性和平稳性的规律性不明显,两者的相关性不显著;(5)本文分析成果对高墩大跨铁路桥梁设计具有指导意义。     

温度变形对大跨度钢箱系杆拱桥车桥动力响应的影响

为分析温度变形对大跨度钢箱系杆拱桥列车走形性的影响,以某跨度为96m的四线下承式钢箱系杆拱桥为例,首先建立该桥的动力分析模型并对其进行自振特性分析,然后,根据弹性系统动力学势能不变值原理与形成矩阵的“对号入座”法则,分别考虑桥梁在3种温度体系（未考虑温度、升温、降温）下产生的变形影响,将其以组合曲线的形式叠加到轨道不平顺中进行列车走行性分析,建立车桥系统的空间振动方程,并对3种工况下的车桥耦合动力响应进行计算分析。研究结果表明：温度变形对桥梁动力响应的影响不大,对列车响应中脱轨系数、横向力、车体横向加速度及横向sperling指标有显著的影响,但在各温度变形工况下列车走行性仍满足限值要求。     

考虑场地类别和地震动特征周期分区的A_y-D_y格式地震需求谱

非线性反应谱是基于性能抗震设计理论中亟待解决的基础性课题之一。Ay-Dy格式地震需求谱的特点是,过原点的射线与不同屈服强度系数的需求谱曲线相交,各个交点对应的周期都相同,从而为在结构基于位移抗震设计方法中实现多级性能目标提供方便。本文将4种场地类别上的434条地震记录,按《高架桥梁抗震设计》场地类别和地震动特征周期分区的要求分为12组,通过对单自由度体系的时程分析,得到基于场地类别和地震动特征周期分区的Ay-Dy格式地震需求谱;研究结构强度水平、周期、场地类别及地震动特征周期分区等因素对需求谱的影响;通过非线性回归分析得到不同场地类别、不同特征周期分区和不同强度水平下的回归表达式,可用于结构非线性位移的解析计算。最后,通过算例说明运用本文成果进行设计的过程,并与已有文献结果比较,证明本文研究的正确性。     

铅芯橡胶支座动力特性对连续梁桥地震响应的影响

通过考虑铅芯橡胶支座和桥梁结构的非线性特性及相互影响,建立了全桥模型,并通过改变铅芯橡胶支座动力参数、桥梁结构的自振周期和输入地震激励等,进行连续梁桥地震响应时程分析,对采用铅芯橡胶支座隔震的连续梁桥体系的地震响应规律和特点进行了系统的研究.     

节段装配式悬臂混凝土箱形梁桥动力响应分析

为研究节段装配式悬臂混凝土箱形梁桥地震动响应,以郑州市四环线快速化工程为背景,采用有限元法对结构进行模态分析,研究结构自振周期与频率;选取现有地震波与拟合人工波分别进行竖向、水平作用下的地震动响应分析,研究竖向地震作用下节段装配式箱形梁边跨与中跨跨中变形与加速度,以及水平地震作用下桥梁边墩与中墩墩顶变形和加速度响应。结果表明：节段装配式悬臂混凝土箱形梁桥振型主要表现为扭转弯曲、竖向弯曲;竖向地震作用下,中跨跨中顶板截面竖向位移稍大,EL-Centro波作用下中跨竖向加速度稍大,人工波作用下边跨与中跨竖向加速度差异不大;水平地震作用下,1~#墩和2~#墩墩顶部节点水平位移、水平加速度差异亦不大。     

某铁路工程边坡爆破开挖动力响应有限元分析

边坡爆破开挖的动力响应分析是一个极其复杂的问题,其常用的反应谱理论经多年实践,已经暴露了许多不足之处。随着科学技术的发展,迫切需要一种完善可行的、克服上述不足的方法来解决这一问题。本文以时程分析法对某铁路工程高陡边坡爆破开挖进行震动动力响应分析,详细介绍了某铁路工程高陡边坡计算模型的概化方法及建立方式等。结果表明,利用功能强大的数值模拟软件对爆破进行模拟分析是有效可行的。尽管此次爆破的震动速度最大值超标,各种应力在坡脚底部存在应力集中现象,但各应力值都较小。     

Ⅱ型轨枕和Ⅲ型轨枕轨道动力响应特性分析

Ⅲ型枕为有砟轨道上的主型枕,国内对其减振性能的研究较少.本文分别对Ⅱ型枕和Ⅲ型枕从谐响应的角度进行分析,分别得到钢轨及轨枕的频率—位移曲线,通过数据处理,得到频率—加速度曲线,并在相同条件下对Ⅱ型枕和Ⅲ型枕的位移和加速度响应进行比较.结果表明,Ⅲ型枕较Ⅱ型枕具有更好的减振性能.     

大跨径连续刚构桥的随机地震动响应分析

以苏通长江大桥辅航道桥为工程背景,考虑结构自重引起几何非线性以及桩土相互影响,建立该桥的地震分析模型,分析行波效应、部分相干效应和局部场地效应对结构地震响应的影响规律。结果表明:行波效应总体上削弱结构的位移响应,对内力响应的影响较大,在相位差为1s的情况下,面内弯矩响应的增幅达到25%;局部场地效应对内力及位移响应的影响均较大;相干效应削弱桥梁主墩的弯矩响应。     

近断层地震作用下拉索模数伸缩缝对斜交桥地震响应的影响研究

采用拉索模数伸缩缝减小斜交桥在近断层地震作用下的地震响应,控制斜交桥主梁旋转,减小支座位移,防止落梁发生.首先对拉索模数伸缩缝的工作原理进行详细阐述,其对斜交桥主梁的作用力将产生与主梁旋转方向相反的扭矩,使主梁旋转得到控制,进而降低支座位移,避免落梁;然后借助SAP2000有限元分析软件建立3 m×30 m斜交连续梁桥有限元模型;最后分析拉索模数伸缩缝、地震动输入角度、斜度对斜交桥抗震性能的影响.研究结果表明:在不同输入角度的近断层脉冲地震动作用下,对不同斜度的斜交桥,拉索模数伸缩缝均能够有效限制墩梁相对位移,防止落梁.     

地震动脉冲参数对近断层区深水桥墩动力响应的影响分析

本文采用基于流固耦合理论的势流体计算方法,以某典型铁路深水桥梁为研究对象建立墩-水作用模型,引入人工合成近断层等效速度脉冲方法,量化分析并提炼脉冲参数对深水桥墩动水压力及结构地震响应的影响规律。研究表明:脉冲效应有可能使结构动力响应成倍增大,脉冲峰值Vp、脉冲周期Tp和脉冲类型等3类脉冲参数对深水桥墩动力响应均存在明显影响。随着脉冲峰值Vp的增大,不同水深下桥墩结构的动力响应均增大;当脉冲周期Tp接近桥墩结构自振周期时,其动力响应被明显放大;对于本文算例,C类脉冲的影响最明显,B类次之,A类最小。结合反应谱分析可知,不同脉冲参数的影响方式和幅度有所差别,一定程度上可以根据脉冲波反应谱的频谱强度及周期分布特征解释。进行近断层区深水桥梁抗震设计时,应对比检验不同类型脉冲参数的潜在影响,确保桥梁地震安全。     

高墩大跨连续刚构桥最大悬臂阶段风致响应及其对施工人员的影响

以某高墩大跨连续刚构桥为工程背景进行了空间有限元分析,采用静力分析方法,分别计算了阵风作用下最大双悬臂施工状态下高墩桥梁和跨度相近的低墩桥梁的结构内力,并探讨了其墩底内力特点;采用时域分析方法,计算了桥梁最大双悬臂施工状态下结构的抖振响应,通过进行舒适度分析,讨论了桥梁抖振响应对施工人员安全的影响。研究结果表明:高墩刚构桥墩底的横桥向弯矩由主梁上风荷载对称加载方式决定,而低墩刚构桥则由非对称方式决定;最大双悬臂状态在抖振作用下的Diekemann舒适度指标值很小,对施工人员的工作影响不大。     

车桥耦合动力分析中地震动输入模式的研究

依据地震作用下车桥动力相互作用的特点,建立地震-车-桥简化耦合模型和多自由度耦合模型,进行理论推导,研究采用地震动位移输入、加速度输入模式进行考虑地震作用的车桥耦合动力分析的特点和适用性.以8辆车编组的高速列车通过3跨钢桁拱桥为研究对象,考虑行波效应,进行地震动位移输入和加速度输入2种模式下的车桥耦合动力响应的数值计算对比分析.研究结果表明:位移输入模式对于所有轮轨关系均能适用;而加速度输入模式仅适用于轮轨关系为线性的情况,并且需要考虑拟静力分量对车桥耦合系统的影响;对轮轨关系为非线性的情况,采用地震动加速度输入模式,在车速超过80 m· s-1时会导致耦合系统动力响应被严重低估.     

泥炭质土不同赋存条件对盾构隧道衬砌结构动力响应特性影响分析

以昆明地铁3号线工程为依托,运用有限元动力分析研究泥炭质土不同赋存条件对盾构隧道衬砌结构动力响应特性的影响,为泥炭质土层盾构隧道衬砌结构抗震设计提供理论指导。结果表明:当隧道周围地层中富含泥炭质软弱夹层时,在地震荷载作用下,隧道结构受力形态呈"椭圆"状,隧道结构轴力、弯矩及主应力减小幅度较大,剪力略小,其中,两侧泥炭质土夹层组合减小幅度最大,对隧道抗震最为有利;当隧道上覆和下卧泥炭质土层时,地层交界面与隧道结构的接触点产生异常的动应力集中,是隧道结构抗震的薄弱环节,因此,盾构隧道的设计、施工应充分考虑隧道结构外侧岩土体的不均匀性,以确保隧道的长期安全性。     

脉冲型地震作用下 RC框架结构抗震性能评估

通过选取脉冲型地震记录100条,拟合脉冲型加速度反应谱后与中美规范谱进行比较,利用拟合的反应谱转换成需求谱,对一10层RC框架结构进行基于Pushover分析的抗震性能评估,研究脉冲型地震动对RC框架结构抗震性能的影响。研究结果表明:通过对比拟合谱与中美规范谱,我国规范谱不考虑脉冲效应,在速度敏感区内取值偏小;UBC97规范谱通过增大加速度敏感区的宽度及增加位移敏感区的平台段来考虑脉冲效应,取值偏保守。8度多遇、罕遇地震时,拟合需求谱下结构基底剪力和最大层间位移角都远大于规范需求谱下结构基底剪力和最大层间位移角。8度罕遇地震时,规范需求谱下只有框架梁出现塑性铰,框架柱未出现塑性铰;拟合需求谱下底层框架柱柱脚出现塑性铰,局部框架梁塑性铰变形加大且塑性铰分布范围更广,表明脉冲型地震对结构提出更高的位移和能量耗散需求。     

软土地铁车站结构在三维强地震动作用下的响应分析

以绵竹清平波作为输入地震波,采用ANSYS-FLAC3D相结合的方法对2层2柱3跨软土典型地铁车站结构进行强震响应的三维数值模拟.土体采用D-P本构模型,车站结构采用弹性模型,并选用瑞利阻尼和Hardin/Drnevich模型的滞后阻尼实现土在循环动荷载下的滞回和非线性特性.计算结果表明:下层中柱的相对水平变形主要由水平方向加速度引起,而受竖直方向加速度的影响甚微;下层中柱轴力主要受水平方向和竖直方向加速度共同作用的影响,在发生汶川地震级别的地震时,将可能发生车站下层中柱坍塌的现象;土压力以及侧墙对土体的挤压力均较大;下层中柱柱顶的水平方向加速度响应大于柱底的水平方向加速度响应,而两者的竖直方向加速度反应相差不大.由此可知:发生地震时,下层中柱是地铁车站最为薄弱的构件,并且中柱的破坏系由水平方向加速度和竖直方向加速度共同作用的结果.     

近断层长周期地震波对桥台-引桥-刚构连续梁结构体系地震响应的影响

为研究近断层长周期地震波对桥台-引桥-刚构连续梁桥结构体系地震响应的影响,以某实际桥梁结构体系为研究对象,充分考虑桥墩塑性铰、桩土相互作用、桥台背土相互作用和碰撞接触等非线性边界条件,采用峰值加速度和卓越频率相近的近断层脉冲型地震波、近断层类谐和地震波、近断层长周期地震波和普通近场地震波各3条分析不同类型地震波对结构体系地震响应的影响。同时,选取不同脉冲周期的近断层脉冲型地震波分析脉冲周期对结构体系地震响应的影响。研究结果表明：长周期地震波使结构体系地震响应明显更大,其中近断层脉冲型地震波最大,近断层长周期地震波略大于类谐和地震波。另外近断层脉冲型地震波的脉冲周期越大,其对结构体系地震响应的影响也越大。因此建议在进行抗震设计时考虑桥址处实际条件和脉冲周期等因素的影响。     

梁墩间的约束对高墩桥梁动力行为的影响

结合高桥墩铁路桥梁建设的发展,主要研究了高桥墩梁—墩间采用不同类型支座时的梁—墩耦合振动特性。为研究梁墩间约束对梁—墩耦合振动特性的影响,将梁墩间约束简化为刚性连接、固定铰支、滑动铰支3种情况,计算了其自由振动的周期,并进行振动特性分析。     

铅芯橡胶支座动力特性对边境梁桥地震响应的影响

通过考虑铅芯橡胶支座和桥梁结构的非线性特性及相互影响，建立了全桥模型。并通过改变铅芯橡胶支座动力参数，桥梁结构的自振周期和输入地震激励等，进行连续桥地震响应时程分析。对采用铅橡胶支座隔震的连续梁桥体系的地震响应规律和特点进行了系统的研究。