非一致激励下大跨斜拉桥的随机地震响应分析

基于平稳随机地震动场理论,对大跨度斜拉桥进行非一致激励下的平稳随机地震响应分析。以金塘大桥主通航孔桥为研究对象建立有限元模型,采用多点平稳随机地震响应分析方法,数值仿真了该斜拉桥在纵桥向、横桥向和竖向多点激励下的地震响应,研究了地震动的空间变化,包括部分相干效应和行波效应以及视波速变化对大跨度斜拉桥地震响应的影响。数值分析结果表明：非一致激励下斜拉桥的内力和位移有较大改变,地震动的行波效应影响比部分相干效应的影响更大,地震动的空间变化对纵桥向激励有利,对横桥向激励影响较小,对竖向激励影响很大且不利。对大跨度斜拉桥,必须进行多点地震激励的响应分析。     

车辆非匀速行驶时路面随机输入的时频研究

首先应用协方差等效方法建立了单轮随机输入非平稳时域模型。根据时间-空间一、二阶微分关系,给出了前后轮变时差相关的问题,较好地解决了非平稳路面时域研究中的低速大幅值波动问题。并由各向同性假设直接得到了车辆左右轮的相关关系,因此适合各种车辆。分析表明Wigner—Ville谱很好地反映了频率特征和路面波形特征。     

杆系拱桥随机地震响应及抗震可靠度分析

拱桥因其造型美观,受力性能优越,自古以来被广泛应用,为分析杆系拱桥在非平稳随机激励作用下的响应及可靠度,针对某实际工程,利用MIDAS软件建立非线性有限元模型。采用概率密度演化方法(PDEM),以Kanai-Tajimi模型作为地震动功率谱,生成150条横向地震波样本,依次将其输入至有限元模型中,得到其随机响应,分析了结构位移响应的概率密度函数随时间演化规律,并针对结构的关键部位进行了动力可靠度分析,结果表明概率密度演化方法能够有效应用于杆系拱桥的随机非平稳地震响应分析及可靠度分析,该拱桥在设计地震下有一定概率进入屈服阶段,充分发挥材料的性能。     

大跨度斜拉桥随机地震响应分析

为分析地震动空间效应对大跨斜拉桥的地震动响应的影响,采用绝对位移求解的虚拟激励法结合通用有限元软件对大跨度斜拉桥进行多维多点地震动输入的随机地震响应分析,从响应功率谱角度分析了在多维多点作用下结构的地震响应规律,结果表明:1)行波效应对结构位移和内力有利;2)局部场地效应对结构响应的影响与结构边界条件和刚度有关。     

基于多尺度小波谱的桥梁结构非一致地震响应分析研究

基于小波理论揭示了大跨度桥梁在非一致地震激励下的输入输出关系。在地震输入方面,利用小波理论,将地震波模拟为非平稳随机过程,在模拟过程中不但考虑了地震波幅值及频率的非平稳特性,而且该荷载模型可以同时考虑大跨结构多点激励问题;在结构的地震动响应方面,利用小波理论及结构的输入-输出关系,得到了结构在非一致地震激励下结构响应的瞬时功率谱密度及瞬时均方值的表达形式。最后,通过一座三跨连续刚构桥的数值算例,验证了所提出方法的准确性。     

车桥耦合振动的桥面非平稳随机激励模拟

为研究桥面非平稳随机激励对车桥耦合系统的影响,采用滤波白噪声法生成单轮桥面非平稳随机激励时域模型,结合车辆前后轮的时间滞后和左右轮的相干关系,生成车辆六轮相关的桥面非平稳随机激励样本并验证了样本的有效性。分析一座3×30 m连续T梁桥和一辆三轴重载汽车在非平稳桥面激励下的车桥耦合振动响应,现场实测桥面不平度,并采用传统蒙特卡罗法对车辆和桥梁的振动响应进行计算。研究结果表明:根据车辆六轮间的时间滞后关系和相干函数关系所建立的桥面非平稳随机激励模型满足目标相干函数和功率谱密度,且时间滞后关系明确,模型有效可靠;当车辆加速行驶时,因桥面不平顺引起的非平稳随机激励信号的幅值随速度的增大而增大,非平稳激励下的桥梁和车辆振动响应大于平稳激励所产生的振动响应;非平稳激励对桥梁振动响应的均值影响很小,但对车辆振动响应均值影响较大,车辆振动对桥面随机激励更敏感;非平稳激励对车辆和桥梁振动响应标准差的影响较大,且振动响应标准差随着车辆加速度的提高而增大;研究车桥耦合振动很有必要考虑车辆非匀速行驶而引起的桥面非平稳随机激励,建议车辆匀速通过桥梁,尽量避免在桥上加速行驶。     

基于随机振动理论的连续刚构桥抗震动力可靠性分析

采用功率谱密度函数描述地震动输入,将非平稳地震动过程等效成平稳过程,在ANSYS/PSD模块中模拟水平双向地震动输入,得到桥梁在随机地震作用下的响应,并通过首次超越破坏准则计算得出桥梁结构危险截面在地震作用下的失效概率,最后以一座主跨180m连续刚构桥为工程背景运用该方法进行抗震可靠度分析。     

非一致地震激励下大跨度斜拉桥空间响应分析

基于二维相干非一致激励功率谱模型，采用随机过程理论关于幅值、相位与功率谱的关系式，根据场地地震危险性评价和设计地震动参数合成人工地震波，考虑波动传播效应和多点激励效应，分析了某座跨长江的大跨度斜拉桥在地震激励下的空间非线性响应特性，计算了桥梁结构关键部位在地震力作用下的响应特性，并与一致激励下对应响应量进行比较。认为非一致激励下大跨斜拉桥关键部位的某些响应粱大幅增加。反应了进行非一致响应分析的必要性。     

不同地震激励下大跨度斜拉桥的地震反应分析

考虑地震波的行波效应、部分相干效应和局部场地效应,建立了不同机制的地震激励下大跨度斜拉桥地震反应的分析方法并以正在建设的主跨1 018 m的香港某大跨度斜拉桥为例,数值仿真了大跨度斜拉桥在确定性地震波一致激励、行波激励以及随机地震动场多点激励下的地震反应。结果表明:与确定性地震波一致激励相比,在确定性地震波行波激励以及考虑空间变化的随机地震动场激励下,斜拉桥的纵向位移反应明显减小,而其主跨跨中竖向位移反应明显增大。由此得出结论:对于大跨度斜拉桥,一致地震激励不能控制其抗震设计,应考虑行波激励和随机地震动场多点激励对其地震响应的影响。     

山区高墩桥梁的多点激励随机响应

为了研究山区高墩桥梁在地震动作用下的特殊抗震性能,基于随机振动理论,研究了场地效应、相干效应及行波效应对高墩桥梁在强地震多点激励下的随机响应规律,及墩高变化对高墩桥梁地震响应规律的影响.研究表明:场地效应对高墩桥梁地震响应影响明显,软场地墩的位移值约为硬场地的12倍,行波效应的影响次之,相干效应的影响最小.场地效应对桥梁的影响大小取决于场地卓越频率是否接近于桥梁自振频率;行波效应是不可忽略的一个重要因素,中场地时桥墩最小的位移值约为最大值的30％,软场地时最小值约为最大值的60％;与场地效应和行波效应相比,部分相干效应对桥墩顺桥向位移影响较小.对于山区高墩桥梁随机地震响应分析,考虑地震动空间效应的多点激励分析是必要的.应对有可能的桥型(不同墩高和墩高差)进行分析,以确定地震力最小的桥型并注意桥梁截面抗力的提升和附加减震措施.