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。     

液压阻尼装置在斜拉桥抗震设计中的应用研究

以某斜拉桥为背景,研究液压阻尼装置的布置方案,通过比较减震前后该桥的地震响应,分析液压阻尼装置对大跨度斜拉桥的减震效果及液压阻尼装置的参数对减震效果的影响.采用动力时程分析方法,对比分析3种支撑体系,即漂浮体系、阻尼体系、铰结体系(锁定体系).研究表明,支撑体系对斜拉桥结构的地震响应有显著影响,设置液压阻尼装置能有效地减小大跨度斜拉桥结构塔、梁位移和内力响应.对液压阻尼装置的主要设计参数进行探讨,分析阻尼系数、速度指数对结构地震响应的影响,为大跨度斜拉桥的抗震设计提供理论依据,提出液压阻尼装置参数建议值.     

斜拉桥减震控制研究

对于采用飘浮体系的斜拉桥,主桥在地震作用下将产生较大的纵向位移,必须加以控制才能保证桥梁的抗震安全性,本文探讨了采用弹性连接装置减震和采用粘滞阻尼器不同的布置方式减震,对3种减震方案进行了参数敏感性分析。分析表明,只要选择合理的参数,3种减震方案均能较好地控制主桥在地震作用下的纵向位移,但同时在塔、梁和梁与辅助墩之间设置阻尼器的方案最优。     

云南双河特大桥纵向抗震体系研究

以主跨320m的云南双河特大桥为工程背景,采用非线性时程分析方法,基于塔梁弹性约束体系和粘滞阻尼体系的减隔震机理,优选塔梁间弹性约束装置和阻尼器关键参数,对比分析了弹性约束体系、粘滞阻尼体系及其组合体系的减震效果,探讨了强震作用下西部山区高低塔组合梁斜拉桥的合理纵向抗震体系。结果表明:阻尼约束体系减震效果优于弹性约束体系和组合体系,可有效控制梁端纵向位移,同时减小塔底剪力和弯矩;弹性约束体系虽然对梁端纵向位移有一定的控制作用,但塔底剪力和弯矩随之增大,且矮塔内力及其增幅大于高塔,增加了高低塔受力的不均匀性。     

斜拉桥减震,耗能体系非线性纵向地震反应分析

提出在斜拉桥主梁与塔的联结处采用铅芯橡胶支座作为其减震，耗能装置，并利用非互性弹簧单元来模拟铅芯支座的滞回耗能特性，通过结构非线性地震反应的分析方法，分析了铅芯支座对斜拉桥的减震，耗能的效果，结果表明在斜拉桥主梁与塔联结处采用铅芯支座是一种非常有效的减震措施。     

钢混组合结构斜拉桥抗震性能研究

为了对一座钢混组合结构斜拉桥在不同塔梁连接刚度下的抗震性能进行研究,利用通用有限元软件M IDAS CIVIL对该斜拉桥建立空间梁格体系模型,并利用反应谱法对其在不同塔梁连接刚度下的地震响应进行计算,得到该斜拉桥在地震力作用下的内力及位移响应,通过对计算结果的对比分析,最后确定该斜拉桥在塔梁部位的连接形式,为该桥设计及今后的工程应用提供参考。     

千米级斜拉桥横向减震体系振动台试验

工程中常采用的斜拉桥横向固定体系会增大桥墩、桥塔及其基础的抗震需求，从而增大斜拉桥在地震作用下的损伤破坏风险。为解决这一问题，以已研发的桥梁新型横向钢阻尼器为减震耗能装置，采用振动台试验方法，研究大跨度斜拉桥横向减震体系在近、远场地震作用下的减震效果。以苏通大桥为背景，设计1/35几何相似比的斜拉桥全桥试验模型，并分别进行横向减震体系和传统的横向固定体系的振动台试验。其中，将钢阻尼器与滑动型球钢支座并联布置于桥墩处、钢阻尼器布置于桥塔处形成横向减震体系。基于试验结果进行减震体系的减震行为分析。研究结果表明：在近、远场地震作用下，减震体系均能显著地减小主梁传递给桥墩和桥塔的地震力，其中墩梁、塔梁连接横向传力均减小50%以上，且将主梁位移限制在可接受范围内；减震体系也显著减小了塔身位移、曲率以及墩底曲率需求，其中，塔底截面曲率平均减小了34%，近塔辅助墩墩底曲率平均减小了67%；钢阻尼器拥有饱满的滞回曲线，但其滞回特性与地震输入有关；相对于支座的摩擦耗能，钢阻尼器的耗能能力更显著；在带有速度脉冲的近场地震作用下，钢阻尼器以及支座的位移响应具有明显的脉冲特点。     

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.     

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.     

公轨两用大跨度斜拉桥纵向减震体系优化

为研究公路与跨座式单轨交通两用钢桁梁斜拉桥的合理减震约束体系,以牛田洋大桥为工程背景,利用ANSYS建立有限元模型,并采用时域显式降维迭代法,在考虑纵向活动支座动力特性基础上分析纵向无约束、弹性索、粘滞阻尼器及速度锁定装置等4种减震体系的结构静动响应和粘滞阻尼器4种墩塔处布设方案的减震效果,优化粘滞阻尼器参数;分析跨座式单轨交通列车制动力及行车振动对粘滞阻尼器参数的影响,计算粘滞阻尼器行程。研究表明:无约束体系地震位移响应最大,弹性索体系塔底弯矩最大,速度锁定装置体系位移最小但塔底弯矩较大,粘滞阻尼器体系塔底弯矩最小,位移响应较小,耗能作用最好;仅主塔处设置粘滞阻尼器时减震费效比最高,主塔及辅助墩均设置阻尼器时减震效果最优;当阻尼系数c=3 500～5 000kN·(m/s)~(-α)和速度指数α=0.3～0.5时减震效果较优;大跨径公轨两用钢桁梁斜拉桥可设计合适的支座静摩擦系数抵抗跨座式单轨交通列车的制动力,粘滞阻尼器参数选取可不考虑列车制动的影响;阻尼器速度指数α宜适当取高值,以减少列车过桥时参与工作;粘滞阻尼器行程需按动、静作用分别考虑。     

多塔部分斜拉桥纵向地震反应

多塔部分斜拉桥边塔的墩-塔-梁连接关系对全桥动力特性和地震反应都有很大的影响。以某三塔部分斜拉桥为背景,以中墩高度、滑动支座摩擦系数为参数,采用数值模拟方法,着重分析了边塔墩-塔-梁连接方式对多塔部分斜拉桥纵桥向地震反应的影响。根据分析结果,推荐了多塔部分斜拉桥边塔墩-塔-梁的合理连接方式,为同类桥梁的抗震设计提供参考。     

大跨度铁路斜拉桥车致纵向振动及塔梁连接研究

车辆的运行会使大跨度斜拉桥产生纵向运动,为研究列车荷载作用下大跨度铁路斜拉桥主梁的纵向运动量、纵向受力性能以及塔梁连接刚度的影响,以韩家沱长江大桥为工程背景,采用车-桥耦合振动分析方法,计算了主梁纵向位移和速度响应,为纵向阻尼器的设计参数优化提供了依据;分析了塔梁间纵向相互作用力,给出了支座摩阻系数的上限值;计算了系统总刚度与弹性连接刚度的关系,明确了弹性连接刚度与纵向总刚度及主梁纵向位移之间的关系。研究表明:CRH2动车组对桥梁结构纵向动力响应的影响更明显;增加支座摩阻力可抵消由列车运行引起的结构体系纵向作用力,从而抑制主梁纵向运动;系统纵向总刚度随塔梁间弹性连接刚度的增大而增大,但非线性关系明显。     

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。     

美国第一座物主可“自检修”的斜拉桥

一般的斜拉桥其拉索锚具的检查，维修需要专门的设备，而欧文斯后勒桥采用的革新设计使得拉索锚具的检查，维修变得轻松，简便。介绍了欧文斯伯勒桥索－塔、索－梁的连接以及消除上拔作用，改善桥面接缝的情况。     

不同减隔震方案的多塔连续梁体系矮塔斜拉桥地震响应比较分析

以黑龙江大桥的84.75m+84m+5×147m+84m+84.75m六塔叠合梁矮塔斜拉桥为例,分析比较采用新型球钢支座、新型球钢支座+锁定装置、铅芯橡胶支座和双曲面球型减隔震支座等不同减震消能措施作用下的结构地震响应,进而比较各种不同的减震消能措施的效果,为大桥的设计提供参考。     

斜拉桥抗震结构体系研究

从抗震设计角度对斜拉桥的各种结构体系进行了分析比较，着重对一种比较适合大跨度斜拉桥的抗震结构体系，即塔，梁弹性约束体系进行了分析研究，建议了弹性约束刚度的取值原则及范围，并介绍了几种实现塔，梁弹性约束的构造措施，最后，举例说明斜拉桥方案设计中抗震结构体系的比选。     

年温差对采用拉索减震支座斜拉桥抗震性能影响分析

通过建立六塔斜拉桥的有限元分析模型并考虑温度改变引起的不同支座位移的各种工况,对多塔斜拉桥结构地震响应影响进行温度敏感性分析。研究表明,拉索减震支座能够在小幅度提高墩底剪力的前提下有效减小地震作用下墩、梁之间的相对位移。年温差作用引起的支座位移会导致多塔斜拉桥各桥墩的抗震需求差异明显,出现部分桥墩内力过大,而其他桥墩的抗震能力未能得到充分利用的情况。随着年温差的增大,各桥墩上的地震剪力分配越不均衡,部分桥墩受力不利的情形亦更加严重。     

大跨直立混凝土斜拉桥体系动力性能分析

大跨直立混凝土斜拉桥以其开阔的桥面视野、优美的造型被我国诸多市政桥梁工程所采用,然而,相比普通大跨钢斜拉桥,该类桥梁存在上部结构自重大以及横向稳定性的问题。本文以采用该造型的某实例桥梁工程为背景,考虑了塔梁连接方式的不同：固结体系、漂浮体系、弹性约束体系。分别研究了桥梁采用不同模型时的动力特性,分析结果表明,固结体系的动力特性表现不如漂浮体系和弹性约束体系,且在地震作用下更容易损伤。尽管漂浮体系和弹性约束体系在地震作用下会产生较大位移,但结构内力得到很大程序的减小。因此,后两种体系更加适用于该类斜拉桥。     

塔梁连接方式对多塔悬索桥地震反应的影响

悬索桥塔梁间的连接方式对其静力和动力响应具有很大的影响,采用不同的塔梁连接体系以及设置不同性能的纵向约束装置,都会对悬索桥地震作用下的内力和位移产生不同的效果。作为大跨度的桥梁典型形式,对悬索桥进行抗震性能的研究十分重要。以某多塔悬索桥为背景,建立了桥梁的空间动力模型,对模型进行非线性时程计算,研究了中塔与梁体的连接方式对多塔悬索桥地震反应的影响,总结了黏滞阻尼器的减震效果及其参数对多塔悬索桥地震响应的影响规律。通过对比不同塔梁连接方式的地震反应,提出了多塔悬索桥塔梁间的合理连接方式和黏滞阻尼器设计参数。结果表明:中塔固接体系多塔悬索桥的梁端位移可以得到有效控制,但其中塔受力最为不利。对于中塔固结、边塔设置阻尼器的体系,随着阻尼系数增加,主梁位移减小趋势减缓,阻尼器参数应参照造价、效益综合选择。中塔放开,边塔设置阻尼器体系与全阻尼器体系响应基本一致,在保证结构安全的情况下,可适当考虑中塔处放开,依靠边塔阻尼器和纵向滑动支座来限制主梁位移。对于中塔固接、边塔设阻尼器体系,当阻尼器参数较小时,减震效果不明显,主要依赖中塔固接来限制梁端位移。阻尼器参数的合理取值也受到结构自身刚度的影响。     

曲线斜拉桥地震响应分析

曲线斜拉桥是主梁沿线路走向呈曲线型布置的斜拉桥,由于其具有曲线形的主梁,从而在弯扭耦合效应下表现出空间耦联性。这使得塔、梁、索三者组成的整体结构在动力作用下的受力状态变得十分复杂。因此选取某曲线斜拉桥作为工程依托,建立其有限元模型,利用反应谱法分析得出了其最不利地震动入射角度,并且分析研究了主梁圆心角和塔梁连接形式对该曲线斜拉桥动力特性以及位移和内力响应的影响规律。