铁路钢管混凝土系杆拱桥动力特性及地震响应分析

以某铁路钢管混凝土系杆拱桥为研究对象,运用有限元分析软件ANSYS建立了其空间杆系有限元 模型,其中拱肋与系梁采用空间梁单元模拟,吊杆采用空间杆单元模拟,对其动力特性进行了分析;在此基础上运用时程分析方法分别计算了该桥在竖向和纵向地震力组合以及竖向和横向地震力组合两种工况下的地震响应,得到了主拱控制截面在两种荷载工况下的最大内力和最大位移响应,对其抗震性能进行了分析评价.结果表明：该铁路系杆拱桥动力特性总体体现为刚性拱桥的动力特征,横桥向刚度相对较弱,竖向地震力作用下的响应较大,应引起设计注意.研究可为同类型的铁路刚性拱桥抗震设计提供理论依据.     

基于摩擦摆支座的矮墩连续梁桥隔震性能研究

以一座地震高烈度区矮墩连续梁桥为分析对象,结合桥址所在区域的场地条件和地震动参数,采用摩擦摆支座进行减隔震设计。通过Midas Civi软件建立有限元分析模型,采用非线性时程分析法,分析了不同支座约束边界条件下的动力特性和地震响应。结果表明：摩擦摆支座可以延长结构周期,使结构的内力、位移分布更为均匀,具有良好的减隔震性能。     

多点激励下不同墩高对曲线桥地震响应分析

以某典型曲线桥为例,通过大型有限元分析软件建立精细模型,采用动力时程法对不同墩高模型的曲线桥进行分析研究,讨论在相同多点激励地震动输入下不同墩高的曲线桥的地震响应,探究不同墩高对曲线桥动力特性上的影响和多点激励下的影响,分析结果可为同类型桥梁提供抗震设计依据。     

单T构波形钢腹板曲线桥地震响应分析

为了研究波形钢腹板曲线T构桥的动力特性与地震响应,文章以四川某公路东河3号大桥为工程背景,建立动力有限元分析模型,采用多重里兹向量法进行了动力特性分析,并运用反应谱法计算了该桥在三向地震动作用下的地震内力响应,分析了主梁内力的变化规律、桥墩抗震能力,可供同类工程参考。     

SD型模数式伸缩缝耦合动力学研究

以SD型模数式伸缩缝为研究对象,运用有限元分析软件ABAQUS对SD型模式伸缩缝进行耦合(竖向和水平)动力学研究。其中,建立了完整的耦合动力学理论模型,模拟在行驶的汽车通过伸缩缝时,伸缩缝中梁竖向和水平向振动响应特性。研究结果表明:不考虑车辆制动力以及不同车速情况下,伸缩缝中梁竖向振动位移与水平振动位移之间几乎没有什么影响。因此,对伸缩缝竖向和水平向振动响应研究时可以单独进行研究,从而可以简化研究,提高效率。制动力对伸缩缝水平振动位移影响比较大。如果考虑制动力的影响,水平振动位移的增大会对伸缩缝结构产生不利的影响。不考虑制动力情况下,采用德国规范分析得到的水平振动位移最大值为0.235 mm,采用我国规范并忽略制动力下分析得到最大水平振动位移几乎接近于零;而最大竖向振动位移比按照我国规范并忽略制动力影响的条件下分析得到的小21%。在不同速度80 km/h,120 km/h条件下,采用德国规范分析得到的伸缩缝最大竖向振动位移与我国规范分析得到的相比分别小16%和19%。     

基于反应谱的近断层地震动潜在破坏作用分析

为了提供修订抗震规范的依据,基于弹性和非弹性加速度、速度、位移反应谱以及相应的动力系数谱、非弹性与弹性加速度比值谱,分析了近断层与远场地震动潜在破坏作用的差别,并与我国规范的设计谱比较.结果表明:近断层双脉冲型地震动的反应谱谱值最高,与其它类型地震动相比,约高7倍,潜在破坏作用最大;引起A+B类场地反应谱谱值较高的原因主要是地震动的高峰值,引起C+D类场地反应谱谱值较高的原因是地震动的高峰值及中长周期动力系数谱谱值的增大;当考虑近断层脉冲型地震动影响时,我国抗震规范规定的特征周期值偏于不安全.     

拱坝振动试验动力响应研究

以溪洛渡水电站为工程背景,通过振动台模型试验,研究高拱坝在强地震荷载作用下的动力响应和损伤破坏过程。为使试验模型与实际工程条件尽可能一致,模拟影响拱坝系统地震响应的主要因素。试验表明:拱坝模型在三种不同地震波作用下,未发生明显损伤,各测点的应变值均在材料屈服之内。左、右岸坝肩和上游坝踵在超载水平分别为4.0倍、1.92倍和2.56倍时会发生开裂,但未发现拱向开裂及坝体受压破坏现象。两岸滑裂体在3.2倍超载工况开始有较小范围的可恢复滑动发生,但未出现滑裂体整体滑动现象。     

钢-混凝土简支组合箱梁桥在车辆荷载作用下的动力响应及冲击系数研究

由于钢-混凝土组合箱梁桥比同跨度的混凝土梁桥要轻,因此在车辆荷载作用下,车桥动力相互作用更加明显。为了更精确地分析其动力响应及冲击系数,采用ANSYS软件建立了钢-混凝土简支组合箱梁桥的车桥有限元模型,分析了不同车辆荷载作用下简支组合箱梁桥的动力特性;根据简支梁跨中的最大动位移与最大静位移之比,计算了不同结构参数下钢-混凝土简支组合箱梁桥的冲击系数。结果表明：在常见速度范围内,车辆过桥速度对冲击系数的影响总体呈上升趋势;对于同等跨度桥梁,双轮荷载激起的桥梁最大跨中挠度和冲击系数均比单轮荷载作用时小,但前者引起的跨中最大加速度远大于后者,且这种现象随荷载过桥速度的增大而明显。说明对于质量相对较轻的公路钢-混凝土组合箱梁桥,在冲击系数的确定中应考虑较高速度下不同车辆模型的影响。     

高墩格构式支架风致响应和扭转效应分析

针对格构式高支架杆件长、直径小、整体结构轻极易受到风荷载影响的问题,采用有限元模拟的方法建立四腿和六腿格构式高支架精细有限元模型,并通过时域法对模型进行修正,得出格构式高支架在10级风荷载作用下的位移,获取风振系数并对扭转响应和扭转风荷载进行分析。结果表明,四腿单柱格构式高支架在10级风下纵桥向的最大位移为85.9 mm,六腿格构式高支架在10级风下纵桥向的最大位移为42.8 mm,精细有限元模型可以很好地模拟两种不同工况下风荷载对杆件的影响。     

高速铁路模型箱梁静力非线性和动力损伤关系研究

桥梁结构在荷载作用下的静力非线性与结构动力特性之间的关系是结构损伤识别领域的重要问题。基于高速铁路模型箱梁的重复荷载试验,采用平面非线性有限元分析方法对静力非线性和动力损伤之间的关系进行了研究。通过定义混凝土等效应力－等效塑性应变曲线来定义其弹塑性行为。对数值模型加载到各级荷载后卸载进行动力特性分析,即卸载后计算自振频率和振型。计算结果表明：采用平面非线性有限元分析方法可以比较准确地对箱梁模型进行非线性分析,除了初始模型刚度存在一定误差外,结构的骨架曲线的特征值、加卸载刚度和残余位移吻合较好。在进行非线性分析后进行动力特性是分析可行。竖向频率值的变化能够反映静力非线性发生后结构的损伤出现和损伤的发展规律,这为结构动力损伤识别提供了有效的途径。     

基于FLAC 3D的盾构施工穿越高架桥梁桩基稳定性影响数值试验研究

针对盾构施工对桥梁桩基影响特性,利用FLAC 3D有限元数值软件建立网格模型,分析了简支梁与连续梁桥两种结构形式下,不同穿越形式工况下桥桩位移变化特征。研究了盾构不同穿越简支梁桥桩时,桩身X、Y、Z向位移分布变化以及各穿越形式工况下的差异性特征,其中前排桥桩Z向沉降变形高于后排桥桩,下穿越形势下左侧桥桩沉降高于右侧,6#桥桩沉降稳定在0. 26mm。获得了盾构穿越连续梁桥时X向位移具有递增态势,远近测桥桩Y向位移变化斜率为一致,侧穿越桩基上部时每米桩长增长位移值约0. 15mm,4#桥桩为最大沉降变形,其中下穿越形式下最大,达8. 1mm。对比了两种梁桥结构下穿越形式时,简支梁桥位移值水平向位移或沉降变形均是最大,受盾构施工扰动影响较敏感。研究结论为研究盾构施工对桥梁桩基影响分析提供一定参考。     

基于ANSYS的连续刚构桥地震响应分析

连续刚构桥是山岭重丘区的一种常见桥梁形式,但目前对其抗震性能研究尚少。以某三跨连续刚构桥为例,首先采用ANSYS有限元软件建立桥梁三维实体计算模型,其次分析该连续刚构桥在模拟震动条件下其主跨跨中、墩梁固结处的位移以及加速度响应,基于此分析该连续刚构桥在模拟震动条件下全桥最大的位移响应与内力响应。研究结果表明:连续刚构桥在地震波的影响下,墩梁固结处内力响应较其他位置响应最为明显;就地震波对连续刚构桥影响程度而言,纵桥向地震波影响程度大于竖桥向及横桥向地震波;在连续刚构桥设计施工过程中,建议严格控制墩梁固结处材料选用及施工质量控制,保证桥梁在震动情况下仍处安全状态。     

边坡地震稳定性完全动力分析法

拟静力法和动力有限元安全系数时程分析法在评价地震动作用下边坡的稳定性时具有一定的局限性,拟静力法在分析边坡地震稳定性时无法反映边坡的动力特性,动力有限元安全系数时程分析法将动力问题转化成静力问题,只是在一定程度上考虑了边坡的动力响应.与拟静力法和动力有限元时程分析法相比,完全动力分析法在应用强度折减法的基础上考虑了边坡...     

基于随机地震动模型的黄土隧道动力响应研究

汶川地震震损表明,隧道结构在强震作用下会出现结构损伤和破坏.地震动的发生具有很强的随机性,而目前大多采用经典地震动记录对进行隧道地震动力时程分析,无法保证与震源机制和场地特性相匹配,采用确定性地震动记录,对地震动随机特性考虑尚不够完善.因此,基于杜修力地震动模型,采用脉冲函数法求解动力方程,对某黄土隧道进行了随机响应分析分析,研究了随机地震动作用下黄土隧道随机地震响应特征.计算结果表明:隧道拱顶的主应力功率谱密度函数呈单峰,其响应主要发生在低频,而拱腰、边墙、墙脚、轨道板主应力功率谱密度函数呈双峰,主要发生在低频和中频;隧道位移响应主要在发生在地震方向,其响应均方差在2.1 cm以上,轨道板位移响应很小;隧道拱腰和墙脚的主应力响应很强烈,其均方差在3.1 MPa以上;拱腰和墙脚为黄土隧道地震响应最不利的位置.该研究可以为黄土隧道抗震理论提供支撑.     

构造形式对钢管混凝土拱桥动力性能的影响

为研究钢管混凝土拱桥的动力特性,以黑龙江省哈同公路依兰牡丹江拱桥为例,应用大型有限元软件ANSYS建立了8种结构形式组合的拱桥空间有限元模型。在不同结构形式下,以匀速移动常量力作用在桥面上来模拟车辆对桥梁的强迫振动,得到了跨中截面和拱顶截面的竖向、横向位移以及加速度响应的极值：并得到了拱顶截面和1／4拱肋截面的动内力极值,分析出各种结构形式对桥梁强迫振动特性的影响。为改善大跨度中承式钢管混凝土拱桥的动力性能提供理论依据。     

玉溪拱桥的抗震分析及减震措施

以玉溪大桥为研究对象,通过有限元分析软件ANSYS构建拱桥的模型,然后进行模态分析,研究拱桥的动力特性.最后进行时程分析,施加Taft地震波来计算拱桥在拱顶、1/4以及拱脚截面处的应力、位移和最大弯矩并且采用TMD进行减震设防.     

玉溪拱桥的抗震分析及减震措施

以玉溪大桥为研究对象,通过有限元分析软件ANSYS构建拱桥的模型,然后进行模态分析,研究拱桥的动力特性.最后进行时程分析,施加Taft地震波来计算拱桥在拱顶、1/4以及拱脚截面处的应力、位移和最大弯矩并且采用TMD进行减震设防.     

考虑空间变异性的地铁隧道地震动力响应分析

地铁隧道为超长线状结构,在动力分析中应考虑地震动空间变异性的影响。采用改进谱表示法合成了考虑场地效应、相干效应的人工地震动时程;将穿越不同性质场地的局部弯折隧道与直线隧道作为研究对象,利用有限元方法,研究了空间变异地震动作用下的局部地铁隧道的动力响应,并对计算结果进行了对比分析。结果表明:在穿越土层处,隧道将会发生一定的错动位移;相对于直线隧道,弯折隧道的截面弯矩较小,而截面剪力较大;隧道内的应力主要集中在场地交界处,且拉压应力带与隧道大体呈45°。     

碾压混凝土力学特性及本构模型研究

为了解岷江流域某高拱坝坝体碾压混凝土的力学特性，对取自该坝体的碾压混凝土试样，进行了常规三轴压缩和直接剪切全过程试验。根据试验资料，对碾压混凝土在常规三轴压缩和直接剪切作用下的变形、强度、破裂特性及其本构特性进行了详细分析。结果显示，碾压混凝土在三轴压缩下的切线模量较大，而抗压强度相对较小；三轴压缩下的抗剪强度参数与直接剪切下的抗剪强度参数的差值较小。     

不同频谱特性地震动输入下的场地地震反应

对进行土-结构相互作用大比例模型试验的成层土场地,在获取各层土动力特性指标的基础上,土体采用等效线性模型,进行了不同加速度峰值和不同频谱特性地震动输入下的场地三维有限元地震反应分析,研究了场地土的地震放大效应和地基的滤波效应,为进一步研究土-结构相互作用奠定了基础.