深水桥梁结构的地震反应分析

南水北调工程丹江口二桥主桥为四跨预应力混凝土变截面连续箱粱,其2号主墩基础入水深度超过40 m,在动力荷载作用下水对该类结构的动力特性和地震反应的影响不可忽略。以丹江口二桥为例,用有限元程序ANSYS建立了该桥的有限元模型,模拟了该桥的动力特性和地震反应,利用分析结果探讨了水对该桥动力特性的影响。输入地震波后,由于水的附加质量引起的惯性力和动水阻力的影响,结构的位移和内力较之不考虑水的情况会有所增加,但由于桩质点运动的速度和加速度较小,导致附加质量引起惯性力和动水阻力较小,所以给结构带来的影响较小。分析结果为同类结构的抗震分析提供了参考。     

行波效应对大跨度连续刚构桥地震反应的影响

利用大型结构分析程序ANSYS／TRANSIENT，对地震波三向正交分量独立作用和联合作用下连续刚构桥的地震反应的行波效应进行了时程分析的数值模拟，分析了连续刚构桥在各向振动分量的作用，以及各向振动不同相位差的行波效应，对其地震反应的一般影响规律进行了讨论。结果表明：在地震波的各单向行波效应和三向正交行波效应时，结构的内力均有不同程度的增大，而结构的位移却呈现减少的趋势，结构的振动周期延长。     

活动支座状态对桥梁弹塑性地震反应的影响

为研究活动支座的不同状态对桥梁结构弹塑性地震反应的影响,根据地震中活动支座的3种不同状态分析了其对应的有限单元模型;利用间隙单元和钩单元的组合构造了活动范围受限情况下的活动支座有限单元模型;采用活动支座的3种单元模型,考虑不同配筋率情况下的桥墩非线性建立了连续梁桥的3种全桥有限元模型,进行了非线性时程反应分析.结果表明,在活动支座活动范围受限甚至失去滑动能力的情况下,活动支座墩承担的地震作用增大,尤其在配筋率较低的情况下其墩底最大曲率达到甚至超出了固定支座墩的曲率,地震中活动支座墩也有可能发生破坏.在桥梁抗震设计中应根据支座的工作状态精确模拟其作用,并考虑其可能产生的破坏对活动支座墩产生的不利影响.     

LRB隔震桥梁地震反应初探

对一座LRB隔震桥梁输入了大量具有相同反应谱的地震波，通过非线性是程分析发现，隔震桥梁地震反应的离散性很大，其最大响应对地震动的全过程十分敏感，对隔震桥梁设计时常用的5种等效线性化方法进行了比较研究，发现用反应谱法按等效线模型计算时，如果隔震支座延性率不同，多数方法计算结果的安全概率也不一样。在工程上常见的延性率范围内，这些等线性化方法的计算结果偏于不安全。     

考虑碰撞效应的双柱式高墩桥梁非线性地震反应特性研究

以西南山区线路中常用的双柱式高墩桥梁为研究对象,建立典型桥跨结构的空间动力分析模型,采用非线性动力时程分析方法,详细研究了考虑地震碰撞效应时桥梁结构的地震响应特性,并探讨了接触单元刚度取值、间隙宽度、桥台刚度以及支座滑动性能等非线性边界条件的影响。结果表明:梁间碰撞作用主要发生在近桥台伸缩缝处,碰撞作用减小桥墩的地震响应,同时在梁体中产生较大的短时加速度脉冲效应;考虑桥台的纵向约束作用将使得梁间碰撞效应增强;对于通常设计采用的间隙宽度范围,强震作用时碰撞现象会不可避免地发生;支座滑动性能对桥墩的地震响应起到隔震的作用,考虑支座滑动性能后梁间碰撞次数减少;各种非线性边界条件因素的综合作用使得桥跨结构的地震响应变得较为复杂,为获得结构真实响应结果应该合理考虑这些因素的影响。     

改变支座模型对梁式桥地震反应的影响分析

针对一座4跨梁式桥在地震作用下的反应,采用大型有限元分析程序ANSYS,选取空间梁单元建立4种模型进行了动力特性分析;并选取3条地震波,进一步对比分析了支座模型改变后连续梁桥和简支梁桥内力和位移的地震反应。结果表明:改变梁式桥支座模型,上部结构在桥台和梁端间伸缩缝处及相邻梁和桥墩间伸缩缝处相对位移的地震反应会明显变大,但桥墩内力和位移的地震反应明显减小,隔震效果显著;合理选择台梁间、墩梁处和相邻梁体间伸缩缝处限位弹簧装置的刚度可以有效地减小上部结构在地震中的相对位移,防止其发生梁端碰撞和落梁破坏。     

东平大桥地震时程反应分析

结合广东佛山东平大桥,采用有限元分析程序ANSYS建立动力计算模型,编制人工地震波生成程序,采用大质量法考虑行波效应进行结构地震动态时程反应分析,得出了关键截面的内力、位移及时程响应,进而研究竖向地震输入和行波效应对大跨度多重组合体系拱桥的影响。     

沈阳公和立交斜拉桥地震反应分析

基于有限单元法，计算沈阳公和立交斜拉桥动力特性，并对其进行地震反应时程分析，结果表明该桥抗震性能良好，地震荷载不控制设计。     

地震作用下考虑土-桥台-上部结构相互作用的大跨桥梁伸缩缝处碰撞效应研究

为了给大跨桥梁抗震设计提供参考,针对西部山区强地震带常见的高墩大跨桥梁,考虑土-桥台-上部结构相互作用以及支座的滑动效应,采用非线性时程法对地震作用下大跨桥梁伸缩缝处碰撞效应进行了研究。采用非线性弹簧模拟桩基-土体相互作用以及台背填土的弹塑性变形,采用双线性滞回模型模拟支座的滑动效应,并采用接触单元法模拟主、引桥梁体间以及引桥梁体-桥台背墙间的碰撞反应。研究结果表明:主、引桥梁体间以及引桥梁体-桥台背墙间若发生连锁碰撞效应,桥台背墙将会遭受较大的撞击力作用,过大撞击力使得台背纵向位移、台后填土塑性变形以及桥台桩基的地震响应显著增大,易引起引桥桥台破损、桩基断裂以及引桥梁体落梁等震害。     

连续梁桥纵向地震碰撞反应参数研究

针对连续梁桥在地震作用下伸缩缝处的碰撞现象,建立了考虑支座非线性和墩柱弹塑性的碰撞模型。在此基础上,应用非线性时程方法研究了纵向地震作用下连续梁桥相邻联的非同向振动和伸缩缝处的碰撞效应。分析结果表明:影响碰撞反应的主要因素是相邻联的周期比和基本周期的大小,相邻联的质量比、伸缩缝间隙大小以及墩柱的弹塑性等因素对连续梁桥地震碰撞反应也有重要影响。同时还发现:碰撞对高度不同向振动的相邻联影响较大,当相邻联的周期比T1/T2>0.7时,碰撞对连续梁桥纵向地震反应的影响较小。     

考虑减隔震设计的弯桥地震响应分析

为充分了解山区高墩弯桥地震响应特性和抗震性能,以打庆高速打扮1号大桥为工程背景,采用Midas civil软件建立了计算模型并进行时程分析,研究了地震动入射角和摩擦摆支座对墩顶位移和墩底内力的影响。结果表明,随着地震动入射角的变化,墩顶纵向位移和墩底内力均呈现出先增大后减小的变化趋势,且最大纵向位移并未出现在最高墩的墩顶;摩擦摆支座曲面半径和摩擦系数的变化对墩顶最大纵向位移的影响较弱;当曲面半径一定、摩擦系数取为0.01时的墩顶纵向位移和墩底内力均为最大值。     

考虑地基-结构相互作用的钢管混凝土拱桥非线性地震响应

考虑地基-结构相互作用情况,研究了上承式大跨度钢管混凝土拱桥线性及非线性地震响应.以其上承式钢管混凝土拱桥为工程背景,以三维粘弹性人工边界模拟远场地基的辐射阻尼和弹性恢复性能,建立了包括基岩和上部桥梁的整体分析模型,沿纵桥向输入amax=0.2g迁安地震波,在考虑地基-结构相互作用条件下研究了上承式大跨度钢管混凝土拱桥线性及非线性地震响应.研究表明非线性行为在桥梁进行地震响应位移分析时是不可忽视的,考虑非线性后拱肋地震响应位移计算结果增大,主拱肋部分截面弯矩My、Mz大于线性计算时结果;下弦管轴力在拱脚附近非线性计算时结果大于线性计算时结果,但幅度不大,在跨中附近非线性计算时结果小于线性计算时结果.     

考虑场地效应的大跨度多塔斜拉桥随机地震响应分析

为研究场地效应对大跨度多塔斜拉桥地震响应的影响,以嘉绍大桥为工程背景,建立了ANSYS有限元模型,采用随机地震分析方法对考虑场地差异的结构随机地震动响应进行了数值分析.结果显示,场地效应对嘉绍大桥各跨主梁位移及各塔塔底内力存在一定的影响,其影响程度与场地差异的假定有关.此外,分析了设置刚性铰构造与否和嘉绍大桥随机地震响应之间的关系.研究表明:设置刚性铰将增大主梁纵向和竖向位移以及各塔塔底内力,但对主梁各跨与各塔的影响程度存在差别,应区别对待.     

考虑河谷场地效应的大跨度拱桥的地震响应分析

为研究V型河谷场地效应对大跨度钢管混凝土拱桥的地震响应影响,以某大跨度钢管混凝土拱桥为工程背景并简化V型河谷场地模型,建立河谷-拱桥有限元模型,讨论在SV波作用下对桥梁的地震响应影响。结果表明:由于地震荷载是均匀作用在场地,且河谷-拱桥有限元模型是轴对称模型,因此得到的拱桥主拱圈的内力和位移响应趋势是对称分布;不同地震波作用下得到的主拱圈内力和位移响应大小不同,这和拱桥拱脚与场地连接部位的地震动强度和地震波的频谱特性有关;在进行桥梁抗震设计时,SV波作用下拱桥关键部位应重点关注。     

Analysis of Long-period Seismic Response of Long-span Cable-stayed Bridge Considering Soil-structure Interaction

为分析处于软土地基上的大跨度斜拉桥在长周期地震动下的反应,通过ANSYS有限元软件和SHAKE土层地震反应分析程序等辅助软件,基于Penzien模型建立了某大跨度斜拉桥的整体有限元模型.选取一条长周期地震波和一条普通地震波比较分析了自由场地的地震反应,并在此基础上对考虑土一结构相互作用的斜拉桥地震响应进行了研究.结果表明,长周期地震动对软弱土层产生的不利影响要远远大于普通地震动,部分土层产生液化并丧失承载能力,同时,软土地基上的大跨度斜拉桥对长周期地震动十分敏感,结构的地震响应要明显大于普通地震动作用下的响应.     

非经典阻尼对减隔震连续梁桥地震响应的影响

以组合使用板式橡胶支座与黏滞阻尼器的减隔震连续梁桥为例,采用先强迫解耦再进行模态时程分析的方法,对减隔震装置的不同布设位置和等效阻尼系数取值进行参数敏感性分析。结果表明：减隔震装置产生的集中阻尼改变了结构整体阻尼的分布特性,减隔震装置的布设位置和耗能能力分布越不均匀,结构的非经典阻尼特性越明显;随着减隔震装置等效阻尼系数增加,结构各阶振型模态阻尼比也随之增大,非经典阻尼对结构地震响应的影响也越来越大;可近似解耦范围与桥梁结构形式、等效阻尼系数取值有关。     

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.     

土岩复合地层大跨地铁车站地震响应特征研究

为了研究位于土岩复合地层的大跨地铁车站在地震作用下的动力响应特征,采用有限元软件建立地层-结构模型,分别用Drucker-Prager弹塑性模型和混凝土损伤破坏模型模拟岩土体和混凝土衬砌,并在数值模拟的同时输入水平和竖向地震动进行动力时程分析。基于数值计算结果,对车站结构关键点的最大和最小主应力时程、关键时刻的主应力分布状态等进行分析,结果表明:1)车站结构最大拉应力主要发生在中板腋角、边墙上部和拱底等拐角区域;2)结构破坏主要表现为受拉损伤破坏;3)结构的压应力相对较小,未出现明显的受压破坏。     

竖向地震作用对连续刚构桥地震响应影响分析

以某高速公路高墩大跨连续刚构桥为研究对象，通过人工合成地震波为激励，采用动态时程分析方法进行了考虑水平和不同竖向地震作用的地震反应分析。结果表明，应同时考虑水平和竖向两向地震作用，计算结果才是安全合理的。