减隔震曲线折梁桥地震反应分析

随着对路线线形、造型美观及公路运营技术等要求不断提高,曲线折梁桥的应用越来越广泛。由于曲线折梁桥空间结构的不规则性,受力较复杂,在地震作用下易遭受破坏,通常采用减隔震措施对其进行减震控制。现以两座不同曲率半径的曲线折梁桥为例进行减隔震设计研究,基于建立的非线性动力分析模型进行自振特性分析,并通过输入三维地震动作用进行时程分析。研究表明:曲线折梁桥的振动模态具有平扭耦合振动的特点,且曲率半径越小平扭耦合振动越显著;当曲线折梁桥曲率半径较小时,采用双向隔震设计能够很好地控制其地震反应,而曲线折梁桥曲率半径较大时,其地震反应更接近于直梁桥。     

曲率半径变化对曲线梁桥粘滞阻尼器减震效果的影响

建立某曲线刚构-连续组合梁桥的空间有限元计算模型,在桥梁活动支座部位设置粘滞阻尼器,进而考虑曲率半径的变化,计算分析了结构在3条3向地震动作用下曲率半径变化对结构反应以及粘滞阻尼器减震效果的影响.结果表明:不添加阻尼器的曲线梁桥的动力反应不仅与曲线桥的曲率半径有关,而且还跟地震动特性有关;添加粘滞阻尼器后控制点内力在不同地震动作用下均随着曲线桥曲率半径的增大而增大;粘滞阻尼器对于曲线桥控制点内力和主梁位移的减震率在不同地震动作用下均随曲线桥曲率半径的增大而减小.为粘滞阻尼器在不同半径曲线梁桥上的应用提供了理论指导.     

曲线连续梁桥的地震响应分析

根据曲线梁桥常见的结构形式,基于ANSYS建立了四种不同的三维有限元计算模型,每种模型都对应曲率半径从100m到无穷大(直线)10种情况,计算研究了曲线梁桥的地震响应规律。分析了曲率半径的变化对曲线梁桥自振特性的影响,曲率及不同支座类型对曲线梁桥地震响应的变化关系,从中得出一些有价值的结论。     

支承方式对小半径连续曲线箱形梁桥受力性能的影响研究

由于构造方面的原因,曲线桥存在“弯-扭”耦合作用,由于小半径连续曲线箱形梁桥曲率半径较小,其“弯-扭”耦合作用更加明显,为了讨论和验证支座的布置方式对小半径连续曲线箱形梁桥受力的影响.通过改变小半径连续曲线箱形梁桥支承方式,采用梁格法来建立有限元模型,分析支承方式对小半径连续曲线箱梁梁桥纵向弯矩、扭矩和支座反力的影响.数据表明,双支座可以有效减小小半径连续曲线箱形梁桥的扭矩,可以使内、外侧支座的支反力趋于相等,使小半径梁桥受力更加合理,但是对纵向弯矩的影响较小.     

西部冻融环境下隔震曲线梁桥抗震性能研究

曲线梁桥是现代交通的一种重要桥型,由于其平面不规则性导致的弯扭耦合效应,使得曲线梁桥的地震响应非常复杂。西部冻融地区混凝土曲线梁桥结构所处环境十分恶劣,桥梁在承受冻融循环作用的同时还会受氯离子等物质的侵蚀,导致的既有桥梁结构耐久性损伤,造成既有桥梁结构抗震性能退化。针对曲线梁桥弯扭耦合受力的复杂性,建立了隔震曲线梁桥在地震作用下的动力控制微分方程,选择合理的冻融环境下弹性模量退化模型,对隔震曲线梁桥进行抗震性能分析。分析结果表明,在地震作用下,对曲线梁桥不管是墩顶位移还是加速度,随着冻融循环次数的增加,动力响应值随之增大,相应的抗震性能随之降低。     

既有中小跨径曲线梁桥梁体径向爬移机理分析

针对目前大量中小跨径曲线梁桥均不同程度出现梁体径向爬移问题,利用Midas/Civil建立不同曲率半径的连续梁桥模型进行分析和研究。通过分析发现:曲线梁桥对于温度作用的敏感度极高、随着曲率半径的逐渐增大,各因素对径向爬移的影响均不同程度地减小,并以此提出应即刻进行桥梁保温设施研发的倡议;然后对引发偏位的各因素进行了归类,划分出良性因素和不良因素,并根据其引发偏位所占的比例找出核心因素,提出相应措施。最后针对预防偏移这一问题,提出研发约束梁体径向向外侧爬移的防偏支座及相关防偏移设施的建议。     

大跨度小半径曲线箱梁桥地震响应分析

针对大跨度小半径曲线梁桥轴向变形、平面内弯曲、竖向挠曲与扭转同时存在,较普通梁桥受力性能复杂,在地震作用下容易出现事故的特点,以某实际工程快速路高架为背景,对这段高架中的L14联(38+70+38 m,位于半径R=100 m圆曲线上)的大跨度小半径曲线预应力混凝土连续箱梁桥进行三维实体建模;利用有限元分析理论,对三维实体模型进行模态分析,研究其动力特性和一维与多维地震激励响应,并将二者结果进行对比分析。结果表明:大跨度小半径曲线梁桥地震激励下,弯扭耦合作用极为明显,对横桥向地震激励最为敏感,其更容易发生桥梁侧翻、支座脱空、横向滑移、扭转翘曲等严重桥梁病害,在设计施工都需着重注意。     

支承方式对小半径鱼腹式连续曲线箱形梁桥受力性能的影响研究

由于构造方面的原因,曲线桥存在"弯-扭"耦合[1]作用,由于小半径鱼腹式连续曲线箱形梁桥曲率半径较小,其"弯-扭"耦合作用更加明显,为了讨论和验证支座的布置方式对小半径鱼腹式连续曲线箱形梁桥受力的影响。该文通过改变小半径鱼腹式连续曲线箱形梁桥支承方式,采用粱格法来建立有限元模型分析支承方式对小半径鱼腹式连续曲线箱梁梁桥纵向弯矩、扭矩和支座反力的影响。数据表明,双支座可以有效减小小半径鱼腹式连续曲线箱形梁桥的扭矩,可以使内、外侧支座的支反力趋于相等,使小半径鱼腹式梁桥受力更加合理,但是对纵向弯矩的影响较小。该文的结论对今后的设计工作有一定的指导意义。     

横系梁对双柱墩混凝土曲线梁桥地震反应的影响分析

为研究地震作用下,钢筋混凝土曲线梁桥中横系梁设置位置、刚度对结构受力的影响规律,以设置2道横系梁的双柱墩曲线梁桥为背景,考虑曲线梁桥的弯扭耦合效应和主梁间的非均匀碰撞效应,运用大型有限元软件ABAQUS建立桥梁的三维多尺度模型,设置6种横系梁位置工况,采用时程分析法分析不同位置横系梁对桥梁主梁、支座和桥墩的地震反应影响。最后,选择上述计算结果中较为合理的工况为背景,进一步研究横系梁刚度对桥梁地震反应的影响。研究结果表明:横系梁位置的变化对地震作用下曲线梁桥的主梁横向位移、支座受力、墩顶横向位移及墩底扭矩有比较明显的影响;横系梁沿墩柱较为均匀地分布时,对桥梁地震反应行为最为有利;适当地提高横系梁刚度可以减小桥梁的地震反应。     

预应力混凝土连续曲梁桥支座预偏心设置研究

合理的支座预偏心设置可有效改善曲线梁桥扭矩分布,然而若取值不当,则容易引发支座脱空、梁体翻转等病害。该文以联长为5×25m的某五跨连续曲梁桥为例,采用通用有限元软件Ansys建立板壳单元模型对箱梁进行有限元计算,探讨了不同活载分布状况下支座预偏心对改善箱梁结构扭矩和支座反力的作用,提出了跨径25m独柱支承的单箱双室小半径曲线梁桥在不同曲率半径下合理预偏心的近似计算公式。     

曲率半径对曲线连续梁桥车桥耦合振动的影响

将曲线通过的车辆和曲线连续梁桥分为2个由非线性轮轨接触力所联系的振动子系统，运用车桥耦合振动理论，建立铁路车辆曲线通过模型动力方程、曲线梁桥的动力模型及其动力方程，应用基于激励非线性振动的数值算法，编制曲线梁桥车桥耦合振动分析软件VCBID，重点讨论了不同曲率半径对曲线连续梁桥车桥耦合振动的影响。分析结果表明在曲线梁桥的车桥耦合振动分析中应计入曲率半径的影响。     

扁平曲线箱梁静动力特性分析

应用空间有限元方法，建立了考虑不同力学因素的扁平曲线箱梁分析模型；通过对不同曲率半径的扁平曲线箱梁桥的静动力特性进行计算分析，明确了结构主要部位的活载支承反力、变位和内力随曲率半径的变化规律；得出了弯曲、翘曲、畸变和剪力滞等应力成分的变化规律和分布特点；分析了曲率半径、翘曲、畸变、剪力滞后和剪心形心不重合等效应对结构自振特性的影响。对移动荷载车列作用下结构空间弯扭耦合振动特性进行研究，得出了位移动力系数及截面应力冲击系数的分布特点。结果表明，位移动力系数随速度增大是幅值和周期都在增大的似半正弦波曲线．并且其随半径增大而逐渐减小。     

小半径曲线梁桥设计体会浅谈

由于曲线梁桥的诸多优点，在城市建设中被越来越广泛采用。但由于弯扭耦合作用，所以曲线桥在竖向荷载作用下引起弯曲的同时会产生扭转变形，导致内外侧支座反力大小不同，甚至可能出现负反力，而我国现行相关技术规范和设计计算理论有待进一步研究和完善。结合重庆市立交桥的设计，阐述了小半径曲线梁桥的总体设计及设计要点，并总结了设计体会。     

曲线钢箱梁桥曲率半径影响效应参数化分析

随着我国桥梁设计施工技术的快速发展,国内已建成大量的钢结构曲线梁桥,但由于钢结构桥梁自重较轻,在自重和车辆等荷载的作用下,容易发生支座脱空现象,因此,有必要进行钢结构曲线桥梁的受力特性研究,以避免支座脱空等结构病害的发生,确保桥梁结构的安全。本文以某已建工程实例桥为背景,分析了该桥在其它控制因素不变的条件下,不同曲率半径对主梁应力及支反力等结构受力特性的影响,给出了该类桥梁在不同曲率半径条件下,主梁应力及支反力的变化情况,以供同类桥梁参考。     

大跨度曲线刚构桥预应力设置对扭矩的影响

为了减小曲线梁桥的弯-扭耦合效应,以一座大跨度曲线连续刚构桥为依托,采用有限元软件MIDAS建立空间有限元模型,计算得到自重、预应力、混凝土收缩徐变等荷载作用下的主梁扭矩分布,结果表明:曲线刚构桥主梁的扭矩主要由自重和预应力产生,且随着曲率半径的减小显著增大。因此,改变预应力筋的设置方式是抵消主梁扭矩的一种有效措施,通过不同方式改变原设计方案的对称布筋方式,得知采用预应力筋的不对称张拉以及不对称布筋方式能有效抵消恒载产生的扭矩。     

钢筋混凝土连续曲线箱梁桥剪力滞效应研究

针对连续曲线箱梁桥的结构形式,重点研究了钢筋混凝土连续曲线箱梁桥的剪力滞效应。通过运用大型有限元通用软件ANSYS．对不同因素变化下的钢筋混凝土连续曲线箱梁桥进行建模分析。在实桥荷载试验的基础上,计算各种工况作用下箱梁梁体的挠度、应变应力及剪力滞系数值;分析曲率半径等因素对曲线箱梁剪力滞效应的影响。研究结果表明曲率半径对连续曲线箱梁的剪力滞效应有较大影响,因而在曲线箱梁的设计中应加以考虑。     

预应力混凝土曲线梁桥几个问题研究

曲线梁桥是弯扭耦合作用下的空间受力结构,现行桥梁规范所包括的内容滞后于桥梁的发展,平面分析的方法已不适用。文中对曲线梁桥的弯扭耦合效应、内外梁体受力不均以及恒载作用下结构产生较大的转矩等受力特点进行了分析。分析结果表明:曲线梁桥中间支承方式的设定不能改变支座的反力,外侧腹板弯矩内力均大于内侧腹板的弯矩内力,曲线半径越小,变化幅度越大。     

基于APDL的车-连续曲线梁桥耦合系统建模及动力学分析

随着公路等级、行车速度以及汽车载重等的不断提高,汽车-桥梁相互作用问题越来越突出.在车-曲线桥耦合动力系统中存在"弯-扭耦合作用",使得曲线桥的动力学分析相对复杂得多.基于APDL语言采用位移耦合法建立了车-曲线桥耦合系统有限元模型,并与已有文献对比验证了该方法的正确性.以一座5跨连续曲线箱梁公路桥为例,计算了该桥在车辆荷载作用下的动挠度响应,并分析了偏载、车速、离心力对连续曲线梁桥各跨跨中截面动挠度和动力冲击系数的影响.     

曲率半径对曲线箱梁桥模态及振型方向因子的影响

按能量比重将曲线箱梁桥的振型分解为竖向弯曲、扭转、横向弯曲和纵向移动四个振型方向因子。以曲率半径为参数建立了4个两跨曲线箱梁桥模型,分析了其模态特性及各振型方向因子随曲率半径的变化规律。认为随着曲率半径的减小,曲线桥刚度的增加比质量的增加要慢,必须充分考虑竖向弯曲振型,扭转振型方向因子随着曲率半径的减小逐渐减小,纵向移动振型方向因子高峰值出现在较高阶次的模态中,高阶模态对其抗震性能的影响非常重要,在抗震设计时必须充分考虑足够多的高阶模态的影响。     

曲线连续梁桥的病害与温度效应

由于曲率的影响,曲线梁桥易产生弯扭耦合作用,因此曲线梁桥的内力、变形计算远比直线梁桥复杂,实际工程中也出现了不少问题。应用有限元方法,以曲线连续箱梁桥为工程背景,对温度荷载作用下曲线连续梁桥的受力与变形特点进行了分析。计算结果表明,温度作用对曲线连续梁桥的内力有显著的影响,容易产生工程病害;原公路桥涵设计规范中对混凝土箱梁竖向温度梯度的规定不够合理;箱梁顶、底板的温差效应是造成曲线连续箱梁扭转的主要因素,而整体升温则是曲线连续箱梁桥直接发生径向偏移的主要原因。这一结论将对改进曲线连续梁桥的设计,具有较强的理论与实践意义。