近远场地震作用下斜拉桥有无辅助墩静动力响应

为探究近场与远场地震作用下双塔斜拉桥静动力响应随有无辅助墩的变化关系,以某公路斜拉桥为研究对象,首先建立其有辅助墩和无辅助墩有限元模型,其次改变辅助墩高度,基于该斜拉桥的场地条件选择近场与远场地震作用,最后探究近场与远场地震作用下有辅助墩与无辅助墩的静力稳定性与动力响应。研究表明:有辅助墩可增加斜拉桥整体刚度及稳定性,刚度随辅助墩高的增加而略有降低,对纵漂和稳定性系数影响不大,对横弯、竖弯以及扭转较大;近场地震作用下位移响应和内力响应均大于远场地震作用下位移响应和内力响应,且在X+Z工况下的塔顶纵向位移与尾索轴力要大于Y+Z工况下的塔顶纵向位移与尾索轴力,但塔底弯矩却受横向地震作用影响较大;有无辅助墩的主梁弯矩图沿主梁的变化规律整体上保持一致,但仔细分析可知,设置辅助墩,可显著减小主梁弯矩,边跨弯矩可减小41.2%,中跨弯矩减小了8.3%,主梁挠度和索塔变形也随之减小。     

营口辽河公路大桥抗震性能研究

以营口辽河公路大桥为背景,对斜拉桥的抗震性能进行研究.从斜拉桥的抗震分析方法和动力分析模型入手,研究斜拉桥的结构动力特性,用斜拉桥地震响应的反应谱法和时程积分法分析计算.动力特性分析结果表明初始索力和重力对结构的动力特性的计算结果影响很小.对于大跨度斜拉桥至少取前30个振型进行反应谱分析才合理.在3个方向的地震作用下,采用反应谱法计算,斜拉索的地震力较小,静内力加动内力均小于索的设计值,索始终保持弹性工作,且无松弛现象.以全飘体系顺桥向+竖向输入地震波进行时程分析,计算出塔根部支座反力、辅助墩及边墩支座反力、节点位移最值、拉索单元轴力最大值,并绘出顺桥向和竖向EL-centro地震波时间历程曲线图.     

地震动输入方向对铁路部分斜拉桥地震响应的影响

为研究竖向地震动分量对部分斜拉桥地震响应的影响及最不利地震动输入方向,以某跨度为(144+288+144)m的铁路部分斜拉桥为背景进行分析。采用MIDAS Civil建立全桥弹塑性有限元模型,采用Clough模型模拟塑性铰,由非线性动态时程法分析竖向地震动及水平地震动输入方向对部分斜拉桥弹塑性地震响应的影响。结果表明:考虑竖向地震动后桥墩屈服时刻提前;墩顶最大位移增大,墩底弯矩减小、轴力增大。三向地震动Ex+Ey+Ez和0.3Ex+0.3Ey+Ez两组合工况下,地震动最不利水平输入方向均为140°;El-Centro波作用时,两组合工况的最不利方向下,9号、10号墩福州和平潭两侧墩身的非线性位移延性比均增大,最大值达到3.38,不利于延性抗震。地震反应分析应当考虑竖向地震动、水平地震波最不利输入方向的影响。     

地震中斜拉桥支座脱空现象及控制方法研究

为了探讨地震作用下斜拉桥支座脱空现象及其对结构地震响应的影响,分析支座脱空的影响因素。根据一座独塔斜拉桥建立考虑支座脱空的全桥三维非线性有限元模型,以7条实际地震动作为地震输入,采用非线性时程方法研究地震作用下斜拉桥支座脱空现象及其效应,探讨塔梁间纵向设置黏滞阻尼器和墩梁间竖向设置抗拉装置这2种方式对支座脱空的控制效果。结果表明:在纵向地震作用下,支座脱空后梁端产生了较大的竖向位移,当梁体与支座再次接触时会产生较大碰撞力;支座脱空对结构整体地震响应的影响不大,如墩底弯矩、塔柱弯矩、梁端纵向位移等受支座脱空的影响较小;竖向地震动对支座脱空影响明显,考虑竖向地震动后,在输入地震波地面加速度峰值PGA较小时可能产生支座脱空现象;对于背景工程,仅在塔梁纵向设置黏滞阻尼器不能达到支座脱空的控制目标;在墩梁竖向设置抗拉装置能满足要求,但抗拉装置的弹性刚度和拉力均较大;黏滞阻尼器和抗拉装置联合使用可以优化抗拉装置参数,满足支座脱空控制目标时对应的抗拉装置弹性刚度和拉力均大幅度减小。     

主跨460m协作体系斜拉桥约束体系研究

巢湖大桥采用主跨460 m协作体系斜拉桥体系,跨径布置为(54+216.5+460+216.5+65+55+55)m,采用钢-混凝土组合梁,"人"字形混凝土主塔,拉索采用空间扇形拉索布置,主塔采用哑铃形承台,辅助墩及边墩采用分离式承台,基础采用钻孔灌注桩形式。现对巢湖大桥的竖、顺、横向约束体系进行比选研究,最终确定竖向塔梁间采用"0"号索、顺向塔梁间采用固定支座+黏滞阻尼器限位装置、横向边墩处采用摩擦摆式减隔震支座的全桥约束体系,以改善全桥结构在静力及地震作用下结构受力,获得相对最优的结构静动力力学性能,减小全桥材料用量,提高工程经济性。     

独塔钢桁梁单索面斜拉桥地震响应参数分析

为研究参数变化对独塔钢桁梁单索面斜拉桥地震响应的影响,以某独塔钢桁梁单索面斜拉桥作为研究背景,使用MIDAS/Civil建立多个不同结构参数的模型,通过非线性时程分析的方法分析了斜拉索刚度变化、钢桁梁刚度变化、结构体系变换对独塔钢桁梁单索面斜拉桥地震响应的影响。结果表明：斜拉索刚度和钢桁梁的刚度增大可以减小独塔钢桁梁单索面斜拉桥桥塔地震作用下的位移;斜拉索刚度变化独塔钢桁梁单索面斜拉桥地震作用下的内力影响较小,但钢桁梁刚度变化对桥梁地震作用下内力的影响机理较为复杂,需要进一步研究;漂浮体系在地震作用下的位移大于其他3种体系,但地震作用下的内力明显小于其余3种体系。     

大跨径组合梁斜拉桥经济性能研究

为推动组合梁斜拉桥向更大跨径发展,以常规两塔斜拉桥为例,开展大跨径组合梁斜拉桥经济性能研究。将斜拉桥分为斜拉索、桥塔、主梁、基础等部分,利用"平均索法"计算各部件轴力,根据轴力大小分别推导得到其材料用量的计算公式,引入材料单价系数,得到单位桥面面积造价,进而计算组合梁斜拉桥各部件的造价与跨径的关系,并与同等跨径的钢箱梁斜拉桥的经济性能进行对比分析。结果表明:与钢箱梁相比,组合梁斜拉桥充分利用混凝土材料抗压性能性价比高的特点,减小了斜拉桥体系中造价占比较大的主梁费用;组合梁斜拉桥主梁自重较大,斜拉索、桥塔、基础等造价相对较高;在一般地质(桩长约50m)、较小场地风速条件下,组合梁斜拉桥的经济跨径界限可达900m。     

独塔双索面斜拉桥抗震性能研究

大跨度斜拉桥在地震力作用下梁体与墩台间较大的相对位移往往导致落梁或者相邻两跨梁体碰撞等震害的发生.该文着重介绍了一种新型拉索减震支座,它能够有效地降低地震下墩梁相对位移值.采用SAP2000通用有限元分析软件建立考虑桩土相互作用的斜拉桥三维有限元模型,分别对墩梁间设置普通盆式支座与拉索减震支座的结构动力响应进行了研究,对比分析了两种工况下墩梁相对位移以及桥墩底部地震力(弯矩和剪力)等的变化规律,表明拉索减震支座能够有效减小地震中墩梁之间的相对位移值.     

三塔斜拉桥结构刚度参数敏感性研究

针对三塔斜拉桥在活载作用下的结构刚度问题,以5种跨径三塔斜拉桥为分析对象,通过改变主梁、斜拉索、索塔等主要构件刚度值,计算结构在活载作用下的结构刚度差异,研究了三塔斜拉桥竖向刚度及边塔、中塔纵向变位刚度的影响。研究结果表明:增加索塔刚度尤其是中塔刚度对提高大跨径三塔斜拉桥的结构刚度更经济有效,而对于小跨径的三塔斜拉桥来说,则可通过改变主梁或斜拉索的刚度来实现。斜拉索的刚度对边塔纵向变位刚度的影响较为明显,主梁次之。中塔刚度对中塔纵向变位刚度的影响较为明显,而边中塔刚度同时增加与仅增加中刚度的影响效应相差不到5%。     

考虑行波效应的大跨度双塔斜拉桥地震响应分析

为研究行波效应对大跨度斜拉桥索力和墩/塔内力的影响,利用MIDAS/Civil建立某大跨度双塔斜拉桥有限元模型,采用相对位移法,分析不同地震波速度下拉索的索力响应、墩/塔底的内力响应、主梁和塔顶的位移响应,并将其与一致激励下地震响应相比较。结果表明,考虑行波效应,低波速时索力峰值大于一致激励下索力峰值,但随着波速的增大,行波效应对索力的影响逐渐减弱;随着波速的增大,行波效应对桥梁结构位移和内力的影响减小;行波效应对各墩/塔底内力的影响不相同,与一致激励相比,不同部位的内力响应有增有减,低波速对墩/塔底内力的影响最明显;考虑行波效应,主梁跨中和塔顶的纵向位移较一致激励下减小,对结构有利,但主梁跨中竖向位移增幅较大,不利于结构抗震,设计时应予以重视。     

沪通长江大桥主航道桥总体设计参数分析

为研究公铁两用斜拉桥的力学性能,以沪通长江大桥主航道桥[(140+462+1 092+462+140)m双塔斜拉桥]为对象,采用空间板梁单元法建立全桥有限元模型,对边跨支点数量、边中跨比、主梁高跨比和宽跨比、塔梁高跨比等设计参数进行分析。结果表明:边跨设置辅助墩可改善结构受力、提高桥梁整体刚度;边中跨比增大使结构总体刚度减小,活载塔底顺桥向弯矩增大;主梁高度增大可提高结构整体刚度,但提高幅度有限,同时对恒、活载拉索应力的影响也较小;主梁宽度增大使横弯基频增大、竖弯基频减小,扭频先减小后增大而后趋于平稳,结构颤振稳定性提高;塔高增大使结构竖向刚度增大而索塔纵向刚度降低,活载塔底顺桥向弯矩减小,恒、活载拉索应力减小。     

地震反应引起斜拉索回松对斜拉桥的影响

在斜拉桥传统的非线性地震分析中，考虑了梁、塔和桥墩的非线性特性。因为斜拉桥的斜拉索受强地震运动影响，将产生很大的轴向力波动，因此，应考虑斜拉索的非线性特性。使用一个模拟斜拉索回松的模型来讨论斜拉桥斜拉索回松的可能性。进而，使用3种地震波的平均值评估斜拉索回松对斜拉索、梁和塔的响应影响。     

湖北观音寺长江大桥主桥方案构思与总体设计

湖北观音寺长江大桥主桥为(350+1 160+350) m混合式组合梁斜拉桥。该桥设计过程中对跨径布置、桥型方案、主梁方案、结构体系等进行系统研究。为最大限度地减少桥梁对长江航道、河道行洪等的影响,确定采用1 160 m主跨一孔跨过可通航水域。综合考虑建设条件、结构性能、施工难度、安全风险、经济性等因素,最终选取斜拉桥方案。为降低结构自重、充分发挥材料性能、提高桥面耐久性,主梁采用边跨377 m混凝土箱梁+中跨两侧401 m钢-UHPC组合梁+中跨跨中304 m钢-UHPC轻型组合桥面钢箱组合梁的混合式组合梁。结构体系采用带纵向约束的弹性半飘浮体系。桥塔采用中、下塔柱混凝土结构+上塔柱钢壳组合结构A形塔,塔高262 m,基础采用直径3.2 m的钻孔灌注群桩基础。斜拉索采用标准抗拉强度2 100 MPa的高强度锌铝合金镀层平行钢丝拉索,斜拉索与塔、梁端均采用钢锚箱锚固。辅助墩、过渡墩均采用空心截面双柱墩,下设分离式承台+群桩基础。     

高烈度地震区辅助墩对大跨斜拉桥地震响应的影响

为研究辅助墩设置数量对大跨度斜拉桥地震响应的影响规律,文中以位于高烈度地震区的澜沧江大桥为工程背景,采用数值分析方法,利用有限元软件midas Civil 2020对该斜拉桥分别建立1,2,3个辅助墩方案有限元模型。利用非线性时程分析法进行地震作用下的主塔及主梁关键截面内力及线形分析,得到不同方案的变化特点。计算分析表明,随着辅助墩数量的增加,主梁、塔顶位移显著减小,主梁、塔底内力有所降低,但设2个辅助墩和3个辅助墩方案的变化并不显著,且对提高结构整体刚度贡献有限,故从经济合理的角度来看,本桥设置2个辅助墩较为合适。     

拉索布置形式对大跨度三塔斜拉桥竖向刚度的影响研究

与双塔斜拉桥相比,三塔斜拉桥由于中塔缺乏有效约束,结构柔性更大,竖向刚度计算往往不易满足设计要求,设置加劲索是提高结构竖向刚度的有效措施。以黄茅海大桥三塔斜拉桥为研究对象,系统研究了不同拉索布置形式对大跨度三塔斜拉桥竖向刚度的影响。结果表明,相比于设置塔间加劲索、边塔辅助索、同时设置辅助索和交叉索等拉索布置形式,在中塔设置5对辅助索或4对交叉索是满足本工程竖向刚度要求的有效经济措施;辅助索纵桥向锚固间距与初拉力值对结构竖向刚度影响较大,推荐的锚固间距为22.5m、初拉力为4 000kN。从便于工程实现角度考虑,辅助索比交叉索的实现方式更为简单经济,因此本工程的推荐拉索布置形式是在中塔设置5对辅助索。     

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。     

文山马鹿塘特大桥主桥设计关键技术

文山马鹿塘特大桥主桥为(63+137+480+137+63) m双塔双索面斜拉桥,大桥单侧与连拱隧道相接。主梁采用双工字形钢-混组合梁,桥面全宽32.2 m;桥塔采用钻石形混凝土塔,两岸桥塔塔高分别为247 m和254 m;斜拉索按空间双索面对称布置。整幅式桥梁桥隧顺接采用双线分离设计,避免了桥梁整体加宽或设置整体式大跨隧道,同时缩短了连拱隧道长度。为降低汽车、温度和风等荷载作用下的结构响应,在塔梁间设置了弹性刚度为12 MN/m的纵向弹性约束体系,静、动力作用下梁端位移分别下降37.4%和35.9%、桥塔塔柱底纵向弯矩分别降低19%和20%,静力作用下钢主梁应力减小约30 MPa、桥面板抗裂应力储备提高1.13 MPa。辅助墩墩顶主梁采用10 cm落梁设计,墩顶组合梁桥面板抗裂应力储备提升117.7%,且其它主体结构受力未发生显著变化。组合梁采用双节段循环施工方案,有效缩短了主梁施工工期。     

丹江口水库特大桥总体设计

丹江口水库特大桥采用跨径布置为45.8 m+(106.2+760+106.2) m+45.8 m的双塔部分地锚式混合梁斜拉桥，梁塔分离、梁台固结。主梁采用混合梁，宽31.6 m,主跨创新地采用分离式双钢箱+正交异性钢-UHPC组合桥面结构轻型组合梁，并在跨中采用具有阻尼锁定功能的无轴力连接装置；边跨采用预应力普通混凝土边主梁；钢-混结合面设置在主梁主跨距桥塔20 m处。桥塔采用下塔柱内收的H形塔，桥塔基础采用整体式承台+大直径群桩基础。桥台创新地采用重力-碳纤维增强复合材料岩锚组合式地锚桥台。斜拉索采用标准抗拉强度为1 860 MPa的?7 mm平行钢丝索，桥塔每侧设24对斜拉索，边跨斜拉索12对锚固于梁上、12对锚固于地锚桥台上，在桥塔处设竖直0号斜拉索作为竖向支承。     

大跨高墩小半径刚构—连续组合梁桥地震响应分析

为研究大跨高墩小半径刚构-连续组合曲线梁桥的地震响应,以某(40+6×80+40)m的刚构-连续组合梁铁路特大桥为背景进行分析.采用ANSYS建立全桥有限元模型,计算桥梁动力特性,并采用反应谱法和时程分析法对桥梁在地震作用下的内力和位移进行分析.分析结果表明:增大桥墩刚度、采用墩梁固结方式能够提高刚构-连续组合曲线梁桥的整体性,有利于桥梁的抗震;从地震响应(位移、弯矩)综合考虑,对该类桥梁最不利的地震波激励角度为0°、90°(分别对应顺桥向、横桥向),增大横向刚度可减小桥梁结构的横向位移,增大墩底截面面积可减小桥梁结构在水平地震作用下的地震响应;总体上来说,在横桥向地震波激励下该类桥梁横向位移和面外弯矩最大,在顺桥向地震波激励下该类桥梁纵向位移和面内弯矩最大.     

梁柱效应对大跨度斜拉桥地震响应的影响研究

斜拉桥是高柔度超静定结构,具有强烈的几何非线性行为。以一大跨度斜拉桥为例,使用MIDAS/civil2012有限元软件建立三维有限元动力计算模型,并对其动力特性进行分析。在此基础上,建立模型A（不考虑梁柱效应）和模型B（考虑梁柱效应）,其均考虑斜拉索的垂度效应和结构的大变形效应。参考JTG/TB02-01-2008《公路桥梁抗震设计细则》提供的反应谱数据,采用CQC振型组合方法对上述2组模型进行地震仿真分析并对其位移和内力进行比较。结果表明：梁柱效应对大跨度斜拉桥的动力特性有较大影响;由于梁柱效应,在地震作用下结构的位移和内力都有所增大,且纵桥向＋竖向的地震作用比横桥向＋竖向地震作用结构的梁柱效应明显。研究结论可为以后大跨度斜拉桥动力分析提供理论依据。