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。     

常州站钢结构屋盖整体稳定分析

研究目的:常州火车站屋盖为大跨度空间钢结构,主要由钢箱梁拱和面外的刚性系杆、支撑组成,跨度较大。为了获得结构的整体稳定性能,指导结构设计,在多种不利荷载组合作用下,对该工程分别进行特征值屈曲分析和非线性稳定分析。研究结论:考虑几何非线性、材料非线性,按最不利原则施加初始几何缺陷,计算结构的非线性稳定屈曲系数,特征值屈曲分析和非线性有限元全过程跟踪分析结果表明:结构的几何非线性很强,且对结构有利;结构的失稳均为整体失稳;在最不利荷载组合情况下,整体稳定分析的结果均能满足规范要求;考虑几何和材料非线性的结构整体稳定分析,真实反应了结构的整体特性,分析结果可为结构设计提供可靠的理论依据。可为类似工程提供参考。     

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。     

基于非线性时程分析法的地铁盾构隧道抗震性能研究

采用非线性时程分析方法,通过有限元软件建立三维地层-结构模型进行抗震反应计算,揭示在三向地震波的作用下盾构隧道一系列时程反应特征。研究表明:在强震区地震波作用下,越靠近地表其加速度值越大,设计中适当加大盾构隧道的埋深是必要的;管片结构径向相对位移未出现明显增长,径向变形率基本位于规范允许范围内;管片结构纵向相对位移增长明显,可能超过规范允许范围,设计中管片纵向连接需加强;结构的同一位置可能受到拉压的循环作用,这对混凝土结构不利;同时发现管片结构内力最不利位置位于拱顶右45°附近。     

汶川地震中高路堤的抗震响应分析

高路堤是我国西部山区常见的路基形式。随着路堤高度和材料性质确定后,其圆频率和自振周期也随之确定。高路堤在相同PGA而卓越周期差别较大的地震波作用下,其动力响应大不相同。在我国规范中,普遍以PGA作为路堤边坡设计的依据,其合理性有待考虑。利用大型通用有限元软件ABAQUS对其进行动力响应分析,通过考虑加速度沿路堤高度的放大系数来说明输入地震波的影响。计算结果表明,当地震波卓越周期与高路堤自振周期相近时,路堤将发生较大的位移变形。     

成都地区区域性场地的地震响应分析

通过选取震中距10 km内和60~80 km内硬土场地的地震记录,利用非线性一维软件NERA对成都市某场地的地面峰值加速度放大比、不同周期下的地面地震加速度放大比,及设计地震谱的适用性进行了研究.通过研究得到成都地区表层土(约30 m 深)对地震波有放大效应,但是由于成都地区表层黏土的强度较低,当强地震发生时,表层黏土将出现非线性地震响应,并使加速度产生缩小现象,同时得出了设计地震谱在成都地区的适用性.     

钢球—限位系统隔离结构水平地震的效果分析

本文对基底设置钢球、基础限制位移的隔震系统进行了理论分析，研究了摩擦系数、限位大小和限位装置刚度对结构地震呼应的影响。对纯摩擦基础隔震系统，结构地震反应与结构周期和地震卓越周期无关，而基础位移的限定又使结构的反应依赖于地震波及限位装置刚度，并在一定程度上改善了地震力对结构的作用。     

基于强度折减系数谱的规则桥梁弹塑性地震反应分析方法

选用43次地震中获得的350条地震波,进行单自由度(SDOF)系统的非线性时程分析。运用统计回归方法,得到4类场地上SDOF系统强度折减系数与弹性周期和位移延性比的关系谱。将规则桥梁等效为SDOF系统,提出利用弹性反应谱和强度折减系数谱计算规则桥梁最大弹塑性地震反应的简化方法。等效SDOF系统的恢复力关系通过桥墩塑性铰截面的弯矩-曲率分析确定,并考虑了桥墩基础弹性变形的影响。运用给出的简化方法和非线性时程分析,对32 m铁路简支梁桥在罕遇地震下自振周期及墩顶最大位移进行计算,验证了该方法的有效性。该方法既可用于桥梁结构的抗震设计,也可用于抗震评估分析。     

沪通长江大桥专用航道桥双悬臂架设稳定性分析

对沪通长江大桥专用航道桥双悬臂架设过程进行施工稳定性研究,考虑了结构恒载、施工荷载、风荷载、温度荷载等最不利荷载及荷载组合,分析了最不利荷载对临时杆件轴力的影响,确定了影响临时杆件轴力的敏感因素,提出了施工期间临时结构的设计荷载,并对高墩的临时杆件和托架进行稳定性检算。计算结果表明:对结构稳定性影响较大的荷载依次为结构恒载、极限风荷载、施工非对称荷载;施工期间临时结构可满足最大悬臂架设时桥梁结构稳定性要求。     

基于多点激励动力模型的支承体系斜拉桥行波效应分析

研究目的:地震激励的输入是大跨度桥梁结构抗震设计中最薄弱的环节.大跨度桥梁结构由于基础间间距较大,进行地震响应分析时应考虑行波效应的影响.目前,国内对于支承体系斜拉桥行波效应影响规律的研究成果并不多见.该文基于大型有限元分析软件MIDAS/CIVIL计算平台,较为准确地模拟了地震波对郑州市中心区跨铁路斜拉桥基础不同位置的激励差异,分析比较了该桥在不同波速地震波作用下的行波效应,对该类桥型地震响应行波效应的一般影响规律进行了讨论.研究结论:在一定的相位差范围内,考虑地震波的各单向行波效应和三向正交行波效应时,结构的内力与位移均呈周期性变化,并且变化周期与桥梁自振周期基本一致.同时,行波效应对支承体系斜拉桥地震响应峰值存在显著影响.     

考虑实际场地的矮塔斜拉桥非线性地震响应分析

为研究场地条件对矮塔斜拉桥非线性地震响应的影响,明确空间变异场地条件对矮塔斜拉桥抗震性能分析的重要性,采用不同场地条件下的抗震设计反应谱作为目标谱,从PEER数据库选择与不同场地反应谱兼容的实测地震记录.以一座主跨为176 m的矮塔斜拉桥为例,基于OpenSEES建立三维非线性有限元模型,对该桥梁进行一致激励和多点激励...     

基于抗震性能分析的贮液池的改建加固研究

根据能量定则,采用静态分析中的震度法,基于Midas软件建立有限元模型,考虑土对结构的约束作用,依据Ⅱ型Level2地震动的设计震度计算结构由于地震动产生的惯性力,探讨地震波入射方向、水浮力及池内水位对结构地震响应的影响,在此基础上提出去掉柱子和顶板,并在纵轴方向加钢筋混凝土板的改建方案。新方案进行抗震性能分析时,考虑全满、左空右满和左满右空3种不同的工况,得到左空右满为最不利的地震响应工况后,与原结构内力进行对比,得出依据抗震性能对结构进行改建是合理的结论。根据截面法对改建结构进行加固补强,使得不符合规范要求的贮液池得到重新利用,减少资源浪费。     

铅芯橡胶支座隔震铁路简支梁桥双向地震响应分析

采用铅芯橡胶支座,选取具有不同固有周期的4座铁路简支梁桥桥墩,建立空间有限元模型。以7组典型地震波作为激励,进行铅芯橡胶支座隔震铁路简支梁桥的双向地震响应分析。采用时程分析法计算考虑和不考虑铅芯橡胶支座恢复力耦合作用的隔震桥墩系统的地震响应。分析结果表明:双向地震动作用下考虑耦合作用的铅芯橡胶支座的位移—恢复力曲线与单向地震作用下不考虑双向恢复力的耦合作用时的位移—恢复力曲线在形状上存在较大差别,铅芯橡胶支座的滞回耗能也不相同;不同地震激励下铅芯橡胶支座恢复力的耦合作用对铅芯橡胶支座峰值位移的影响程度不同;随着桥墩一阶固有周期的增加,铅芯橡胶支座恢复力的耦合作用对一阶振型方向的支座峰值位移的影响程度逐渐增大;梁体的峰值地震响应的规范计算值大都高于实际值,故按照规范值进行铁路简支梁桥的隔震设计偏于安全。     

泥炭质软土地区盾构隧道抗震性能研究

文章采用ANSYS有限元分析软件,对土体与衬砌管片组成的耦合系统进行盾构隧道抗震三维有限元分析,其中考虑了土层的内摩擦角、内粘聚力。对不利于抗震的泥炭质土层采用多线性随动强化处理,使计算结果更加真实可靠。管片采用实体梁单元模拟,地震波选取汶川地震的地震动曲线。计算结果包括隧道周围土体的时程位移曲线、管片的轴力、剪力、弯矩等。最后从地震对盾构隧道的影响,对隧道抗震性能进行了初步评估,其结论可供昆明地区盾构隧道抗震设计参考。     

高烈度震区铅芯橡胶支座隔震桥梁抗震性能分析

高烈度震区桥梁在地震作用下的结构响应较为复杂,传统的抗震设计很难实现桥梁的抗震性能目标。通过对1座位于9度震区的桥梁进行E1地震作用下的多振型反应谱分析以及E2地震作用下的非线性时程分析,计算结果表明,在E1和E2地震作用下采用铅芯橡胶支座隔震桥梁的地震响应较未隔震桥梁均有大幅减小。因此,对于位于高烈度震区的桥梁可通过合理的减隔震设计使结构地震响应大幅减小,从而可提高结构的抗震安全性,实现桥梁抗震性能目标。     

铁路简支梁桥三维地震易损性分析

为了评估铁路简支梁桥在近场地震作用下的抗震性能,基于OpenSEES平台建立铁路典型5跨简支梁桥的易损性分析模型。从PEER数据库选取100条地震波作为三维地震动输入样本进行非线性动力时程分析,获得不同地震输入角度对应的桥梁地震响应数据。根据桥墩弯曲破坏和支座变形破坏的损伤状态方程确定相应的损伤指标。基于结构可靠度理论,建立桥梁三维易损性分析方法,从而获得了桥墩和支座构件的三维易损性云图。由云图可以得到:桥墩和支座均在顺桥向和横桥向输入方向上最容易发生损伤。研究结果表明:在近场地震作用下,铁路简支梁桥的易损性与地震动的输入角度密切相关;桥墩和支座的易损性随地震动输入角度的变化规律具有明显的区别。基于三维易损性云图,可以给铁路简支梁桥的抗震设计和震后损伤识别提供理论依据。     

砂卵石地层不同结构型式大跨无柱地铁车站的抗震动力响应分析

针对砂卵石地层条件下不同结构型式的大跨无柱地铁车站,依托成都轨道交通某无柱车站,运用有限元软件和时程分析法进行抗震计算,对比分析了不同结构型式下车站的抗震动力响应。相比于矩形平顶直墙结构,无柱车站起拱可显著优化结构受力,其弯矩值可减少约35%,受力性能显著提升,具有较好的抗震特性;拱顶不同矢跨比对结构内力及层间位移角影响的敏感性分析表明,随着结构矢跨比增大,结构层间位移角呈递减趋势,当结构矢跨比接近0.25时,层间位移角降幅趋于平缓。不同结构型式车站的内力极值均出现于板墙相交位置,设计时应加强该处的抗震构造措施,以提高结构在地震作用下的抗剪和抗弯承载能力。     

地震作用下高速铁路桥梁的动力响应及行车安全性研究

将桥梁在地震作用下的运动方程和车辆振动方程，通过桥梁子系统与车辆子系统间的非线性轮轨接触关系联系起来，建立可考虑多点激励与行波效应的车桥系统地震反应动力学分析模型。以某高速铁路连续梁桥为例，对非一致地震激励下桥梁结构的动力响应及桥上车辆运行安全性进行研究，提出确保地震发生时高速列车在桥上安全运行的临界速度限值，可供实际工程设计时参考。     

高烈度山区复杂场地环境地震响应研究

通过对艰险山区5类典型场地环境建立三维模型,采用ALGOR分析软件、Midas/FEA分析模块,对其进行地震作用下的时程分析,得到了山区5类典型场地环境地表位移、地震加速度以及频谱分布的地震响应。总结典型场地环境地震响应特点,提出如下有关设计建议:在选择桥位时尽量避开盆状沉积软弱土层和凹凸坡面场地环境;在峡谷上进行大跨度桥梁设计时,应提高大跨度桥梁的抗震设防水平,同时控制桥梁的基本频率,消除与坡面地震共振现象;重视倾斜岩面上覆土层、山前孤突山包、凹凸坡面场地环境中不同位置的地震加速度响应的差异。     

济南轨道交通建设中地铁建筑抗震设计标准探讨

针对济南市的地质条件和地震响应特征,在参考国家和其他省市相关抗震设计规范基础上,探讨济南市地铁建筑的抗震设计标准。结论如下:济南轨道交通建设中地铁建筑结构的抗震设防目标拟定为"中震不坏,大震可修",其抗震设防烈度为7度;抗震设计时应考虑场地条件对地震动频谱特性和幅值的影响;地铁建筑结构应分别进行设防地震作用下的内力及变形分析和罕遇地震作用下的变形分析。后续研究中拟通过振动台模型试验,分析确定适用于济南市地铁建筑的抗震设计方法。