大跨度桥梁地震反应谱的发展

随着我国大跨度桥梁结构的发展,反应谱与桥梁结构的发展不相适应性日益严重.本文对大跨度桥梁结构应用规范反应谱时存在的若干问题,其中包括长周期反应谱值、反应谱组合方法、考虑地震动空间变化的反应谱方法、反应谱输入方向、综合影响系数和阻尼比等进行了总结和探讨,并指出值得进一步研究的问题,对于修正桥梁抗震设计规范具有一定的参考意义.     

大跨度钢桁梁拱桥的地震响应分析

建立完善的桥梁计算模型,分析桥梁的自振特性,通过反应谱分析、时程反应分析、功率谱法、考虑行波效应对桥梁地震反应的影响,对大跨度钢桁梁拱桥进行地震响应分析。     

强震作用下LRB规则连续梁桥简化设计方法研究

基于等效线性方法及等效塑性铰理论,根据铅芯橡胶支座(LRB)规则连续梁桥的动力特性以及强震作用下隔震支座和桥墩非线性特征将规则连续梁桥结构简化为单自由度体系,并对于体系的等效刚度及等效阻尼比进行了估计.选取主梁位移及桥墩墩顶位移作为目标位移,利用修正的长周期高阻尼位移反应谱进行了基于位移的桥梁抗震设计.最后给出了设计实例,设计结果与采用SAP2000计算的弹塑性时程分析结果比较满足工程精度要求.适用于具有不同性能水平下的规则型LRB隔震桥梁的初步分析和设计,可以为强震作用下LRB隔震桥梁地震反应分析提供参考.     

斜拉桥地震反应分析方法比较

以广东李家沙大桥为工程背景,对斜拉桥线性和非线性地震反应方法进行了讨论,结果表明:在纵向+竖向地震动输入下,由于弹性地震反应方法无法考虑边墩滑动支座的摩擦耗能等非线性因素的影响,可能导致较大计算误差,而在横向+竖向地震动输入下,由于横向基本上不受滑动支座等非线性因素的影响,弹性反应谱法与非线性时程计算结果相差较小;在纵桥向合理设置阻尼器,能够有效减小斜拉桥纵向在地震作用下的反应.     

以位移为基础的钢筋混凝土桥梁墩柱抗震设计方法研究

对钢筋混凝土桥梁墩柱基于位移抗震设计方法进行了系统的研究,应用UC-Fyber截面分析软件对大量方形和圆形截面进行弯矩一曲率分析,给出了墩柱目标位移的实用计算方法.根据我国2008年版抗震新规范的加速度反应谱得到不同阻尼比时的弹性位移反应谱、不同延性系数时的非弹性位移反应谱及非弹性需求谱,给出了结合我国规范的位移需求3种简化计算方法.进行了3种位移需求简化方法的实例计算,对设计算例用非线性时程分析验证了设计结果.结果表明,桥梁墩柱的目标位移与混凝土强度等级、纵筋配筋率、墩高及截面形式等因素都是有关的;基于等效线性化方法和基于非弹性位移反应谱方法以设计反应谱为基础进行计算,既保证了目标位移的实现,也考虑了结构的安全需求;基于能力谱方法以图形显示设计具有简单直观的特征,但是pushover分析得到的结构能力谱曲线与实际情况仍然存在一定的差别.     

地震作用下LRB隔震桥梁碰撞临界间隙分析

采用LRB隔震支座增大了梁体在地震作用下碰撞的可能性,确定隔震梁桥邻跨间避免地震碰撞的最小间隙对于桥梁减隔震措施的设计有着显著意义.以隔震连续梁桥梁端相对位移为研究对象,通过桥梁结构拆分,运用振型分解法推导梁体在地震作用下相对位移的最大值反应谱计算方法.采用等效双线性铅销橡胶支座模型,通过迭代计算梁端相对位移并分析SRSS和CQC振型组合法适用性.采用非线性时程分析法计算连续梁的相对位移,验证了反应谱方法预测梁端地震临界间隙的可行性.结果表明:地震作用下梁端相对位移与相邻结构的周期和阻尼比有关,梁端采用CQC组合的反应谱方法能较好预测梁体在地震作用下梁体避免碰撞的临界间隙.提出了基于反应谱方法隔震桥梁间隙设计方法,可供设计人员参考.     

桩-土作用连续刚构地震反应分析

桩-土-结构动力相互作用使桥梁结构的动力特性、阻尼和地震反应发生改变,而忽略这种改变有时是偏危险的。因此,在进行桥梁的地震反应分析时,应考虑桩-土-结构的相互作用。文中借助Midas有限元分析软件,采用反应谱法对考虑桩-土作用与不考虑桩-土作用作了详细的地震反应计算分析,通过对两种计算结果的比较,分析了考虑桩-土作用与不考虑桩-土作用连续刚构的内力与位移。     

大跨度连续刚构桥抗震响应特性评估研究

为判断已建桥梁结构的抗震特性,迭代拟合了规范反应谱对应的人工加速度时程。分别采用反应谱法及时程分析方法对运营期大跨度连续刚构桥进行了E1级及E2级抗震特性研究,研究结果表明：本桥地震响应低阶参与振型与地震动峰值对应卓越频率值并不吻合,本桥在E1及E2地震作用下,墩身及主梁结构响应值较小,地震动作用下不会发生桥梁碰撞特征。     

近断层地震动对隔震桥梁地震反应的影响

采用Midas/Civil对隔震桥梁进行了不同类型多维地震动作用下的地震反应分析,研究了近断层脉冲型地震动及其特性对隔震桥梁地震反应的影响,表明近断层脉冲型地震动使隔震桥梁的地震反应明显增大,隔震支座的水平变形较大,易造成支座破坏,甚至产生落梁;结构的地震反应随着地震动PGV/PGA的增大而近似呈线性增大,其中PGV/PGA对支座位移和梁体位移的影响最大。因而在近断层区域进行隔震桥梁设计时应重点考虑地震动的脉冲效应对桥梁地震反应的影响。     

高墩大跨连续刚构桥长周期地震响应对比研究

为研究长周期地震波对高墩大跨连续刚构桥地震响应的影响,基于OpenSEES平台建立了考虑材料和几何双重非线性的全桥动力分析模型,针对远场谐和型、近断层脉冲型和近断层滑冲型3类长周期地震波,与现行规范协调的普通地震波和人工波等5类共20条波进行非线性时程对比研究。结果表明:长周期地震动对高墩关键截面内力响应的放大作用非常明显,低频成分最丰富的远场谐和型地震波的内力计算值为普通波和人工波的2~4倍;而对高墩位移响应的放大作用比内力更显著,远场谐和型地震波的墩顶位移值超过普通波和人工波的20倍,导致支座剪断破坏;以现行规范反应谱为基准进行抗震设计,会大大低估高墩桥梁的地震内力和位移响应需求,引发灾难性的后果。     

公路盾构隧道地震响应的反应位移法分析

以某越江公路盾构隧道为工程背景,在利用成层反射理论分析场地地震波特性的基础上,采用反应位移法研究了公路盾构隧道的动力响应特性,其中:盾构隧道衬砌结构环向和纵向接头采用弹性铰模拟,天然地层作用在隧道结构上的剪切力和强制位移由成层反射理论动力分析程序DYNEQ获得.研究表明:由剪切力和强制位移引起的地震附加内力规律基本相当...     

金江金沙江大桥地震响应分析

以金江金沙江大桥为例,计算大跨径斜拉桥的结构动力特性,并采用时程分析方法进行了地震响应分析.计算方法及计算结果可供同类桥梁设计人员参考.     

客车车身骨架谐响应分析

建立某款客车的车身骨架有限元模型,并进行谐响应分析,得到车身骨架在发动机激励下车身不同部位的频率响应曲线;分析结果可为解决车身振动问题、改进或者优化车身结构提供参考。     

路基振动压实动力学响应机理研究

为研究路基振动压实过程中振动轮动力学响应的产生机理，进而为连续压实监测技术中的谐波比类指标提供理论支撑，基于有限元方法，分别考虑了纯弹性和弹塑性2种土体本构模型，针对振动压实过程中的加速度信号进行了仿真分析，分别研究了几何非线性、接触非线性以及材料非线性对加速度信号畸变的影响，探讨了加速度信号频谱中谐波分量和次谐波分量的产生机理，并对其随弹性模量、黏聚力等土体参数的变化规律进行了分析。其中，弹性模型在发生跳振之前，可以分析几何非线性和由于接触面积变化引起的接触非线性的影响，在发生跳振之后，可以用来考虑由于脱空引起的接触非线性的影响，弹塑性模型可以反映材料非线性的影响。研究结果表明:几何非线性对加速度信号畸变的影响不大，材料非线性和接触面积变化引起的接触非线性是加速度信号谐波分量的产生原因，而跳振引起的接触非线性是次谐波分量的产生原因。此外，随着压实过程的进行，土体模量和屈服极限同时提高，接触面积变化引起的接触非线性增强，但材料非线性的影响减弱，由于压实的中后期土体弹性因素占据了主导地位，塑性变形量很小，同时由于局部脱空的影响，导致实际工程中，随着压实过程的进行，二次谐波分量呈增大趋势。最后，跳振不仅会引起次谐波分量，还会导致谐波分量量值的减小，同时跳振发生前后加速度波形并不是连续变化，而是发生了突变。     

乘员骨盆侧面碰撞响应的数值仿真

以多体系统理论为基础,应用碰撞伤害模拟软件MADYMO建立基于美国韦恩州立大学侧面碰撞台车试验基础上的三维多体数值仿真模型。此仿真模型包括选用的MADYMO数据库中的BIOSID侧碰假人模型、Heidelberg型座椅模型、相关台车环境模型及缓冲材料模型。应用模型分4种碰撞条件进行模拟研究,通过比较分析模拟结果与台车试验结果在量值和变化趋势两方面的一致性,验证所建数值仿真模型的有效性,为应用此模型进行侧面碰撞下乘员骨盆响应的研究提供有效手段。     

汽车碰撞过程人体响应的研究

本文在多刚体动力学Kane方法的基础上,推导了二维多刚体系统矩阵形式的动力学方程。用于一个具体的汽车乘员/座椅系统模型,计算了汽车正碰过程中人体的运动姿态、加速度、速度和位移响应,以及安全带的受力等特性。与试验结果比较,证明了理论计算的正确性。本文在实例计算的基础上,分析研究了系统参数变化对人体响应的影响以及安全带在汽车碰撞过程中对人体的保护作用。     

正交型立体交叉隧道的动力响应研究

随着更多复线工程的修建或者受地质条件、既有建筑物的限制以及城市地下空间综合开发的需求，不可避免的会出现许多近接或者交叉的隧道。为解决正交型立体交叉隧道结构地震动力响应特性及相互影响规律等问题，在单向El地震波作用下完成了3种地震烈度、5个工况的交叉隧道振动台试验，并分别对正交型立体交叉隧道中上跨和下穿隧道环向及轴向应变在不同加载工况下的应变峰值进行分析研究。试验结果表明: 1）地震烈度越高，隧道各特征点的地震环向应变越大，下穿隧道环向应变峰值整体大于上跨隧道；下穿隧道边墙部位向应变峰值最大，下穿隧道仰拱部分次之，其次是上跨隧道的仰拱与边墙部分应变峰值。2）当地震烈度较小时，两交叉隧道的环向应变峰值基本持平。3）当地震烈度较大时，下穿隧道的环向应变峰值远大于上跨穿隧道。下穿隧道轴向应变峰值整体大于上跨隧道，且上跨隧道仰拱轴向应变峰值最大，上跨隧道仰拱次之，上跨隧道与下穿隧道拱顶轴向应变峰值最小。最后对上跨隧道与下穿隧道的动力响应规律进行了对比分析。     

响应面法在沥青路面结构优化中的应用

基于Plackett-Burman多因素筛选设计方法确定响应面的待定系数,分析影响路面结构设计指标的关键因素,用最陡爬坡试验逼近关键因素的最大响应区域,应用响应面法以费用最低、弯沉和设计层层底最大拉应力最接近设计值为目标对路面结构各个参数进行优化,得到各路面结构参数的最佳取值。通过该方法与其他路面结构设计方法的特点综合比较,可知,响应面设计方法可在保证结构可靠性前提下实现对费用的优化,并且可操作性较遗传算法和均匀设计法简便。     

海上施工平台在波浪荷载作用下随机动力响应分析

以某大桥海上施工平台为背景,采用有限元分析程序提取了平台的各阶自振频率。对随机波浪作用下考虑不同激励方向和自由表面效应的动力响应进行计算,并分析了不同激励方向和自由表面效应对结构随机响应的影响。通过施工平台静、动力计算结果的比较,得出在施工平台的设计时,应充分考虑到波浪力的动力效应。     

自锚式悬索桥地震响应分析

为了研究自锚式悬索桥的地震响应规律,首先根据桥址场地特征确定目标反应谱;其次基于傅里叶变换和小波函数法得到与目标谱一致的人工合成地震动;最后将人工合成地震动作为悬索桥有限元模型中地震动输入,基于非线性有限元软件SAP2000进行非线性动力时程响应分析.结果 表明:桥塔塔底的弯矩和剪力响应大小与相邻跨的桥墩数量相关,桥墩数越多,桥塔的弯矩和剪力越大(增幅超5％);不同桥塔顶部位移响应规律相似,但极值处的大小和相邻跨的桥墩数相关.相邻桥墩数量多的1号塔位移最大值比2号塔的位移最大值小0.44％.即塔桥相邻的桥墩数量越多,其内力响应越大,位移响应越小.使用的优化人工地震波对应的反应谱与设计反应谱的最大误差为9％.此研究结论可为大跨度悬索桥的抗震设计提供参考.