大跨度斜拉桥多维多点随机地震激励响应分析

为研究大跨度斜拉桥地震激励下的平稳随机响应规律,以某大跨度斜拉桥为例,用ANSYS软件建立了三维有限元分析模型.考虑地震动的多维性、行波效应、部分相干效应及局部场地效应对主梁及主塔位移和内力随机响应的影响,用该模型分析了大跨度斜拉桥在多维多点地震激励下的响应.研究结果表明:相对于一致激励,大跨度斜拉桥在多维多点激励下的结构响应显著增大,主梁的纵向位移增大了约2.3倍,①号塔顶的纵向位移和塔底横向弯矩分别增大了约2.2和2.3倍;仅考虑一致地震激励不能保证大跨度斜拉桥的结构安全;考虑行波效应时斜拉桥的地震响应减小,相干效应较小可忽略,软场地条件下结构的地震响应更大.      

大跨度连续梁拱桥多点多维地震响应分析

为研究多点多维地震动作用下大跨度连续梁拱桥的动力响应,以我国南方某主跨为139 m的钢管混凝土连续梁拱桥为研究对象,基于有限元软件OpenSEES建立桥梁的三维有限元分析模型,人工合成空间非一致地震动,探究地震动的失相干程度、场地条件及行波波速对桥梁动力响应的影响. 研究结果表明:地震波的空间变异性效应会对连续梁拱桥的地震响应产生明显影响,仅考虑一致地震动激励会高估桥梁结构的地震响应;场地效应对桥梁地震响应的影响规律最为突出,随着支撑点处的场地越来越松软,桥梁各个部位的内力及位移响应均大幅增加;地震动的失相干效应越明显,桥梁拱肋的内力越大,位移越小;行波效应对桥梁结构的地震反应没有较为明确的影响规律,但不可忽略其作用,仅考虑行波效应会严重低估下部结构的地震响应;在大跨度桥梁结构的地震响应分析中,应着重考虑地震动的空间变异性效应,并且准确衡量各因素的作用.      

多分量多点平稳随机地震响应的快速算法

为了解决多分量多点激励作用下大跨度桥梁平稳随机响应的计算问题,在单分量虚拟激励法的基础上,提出了多分量多点地震激励下计算大跨度桥梁平稳随机响应的虚拟激励法.理论证明,该法具有与经典随机振动理论精确解相同的精度,而计算速度比经典随机振动理论快10倍,且可方便地计入行波效应或部分相干效应.     

倾斜岩面场地的桥梁地震分析

对某一大跨度桥梁桥址处地质、地形等局部场地进行模拟及地震反应分析,得出桥梁各个支撑处的地震动参数,再对桥梁进行多点激励地震反应分析,并将结果与一致地震动作用下的桥梁地震响应对比分析。考虑局部场地效应的多点激励作用与一致激励作用下得出的桥梁地震响应有较大差异,并对倾斜岩面场地处的桥梁抗震设计提出一些建议。     

三塔斜拉桥抗震性能非线性时程分析

以正在建设的一座大跨径3塔结合梁斜拉桥为研究背景,建立空间动力有限元模型,对E1和E2水平的三向地震作用下结构地震反应进行了非线性时程分析,并研究了行波效应对结构地震反应的影响.结果表明:该桥在两阶段设防的地震反应符合相关抗震规范要求,具有较好的抗震性能;主塔地震反应中,弯矩与应力分布规律有不一致的现象;行波效应对3塔斜拉桥中塔纵向地震反应的影响很小,对边塔的影响较大,且相对一致激励为不利影响,其随视波速的增大而减小;行波效应对主塔横向地震反应影响很小.     

考虑拉索局部振动的斜拉桥地震时程响应分析

为探讨拉索局部振动对斜拉桥抗震性能的影响,考虑垂度效应和初始静平衡状态,导出了某大跨度斜拉桥拉索一阶自振频率的解析解,并求得该桥斜拉索自振频率的多段拉索模型有限元解．通过输入2种幅值相等但频谱特性不同的地震动激励,分析了拉索局部振动对主梁振动的影响．结果表明：拉索自振频率的有限元解与解析解吻合较好,表明该有限元模型能正确反映斜拉索的振动特性．当主梁竖向低阶振动模态频率与地震卓越频率不一致时,拉索局部振动对主梁产生“附加阻尼”作用;反之,拉索与主梁耦合振动对主梁产生“振动放大”效应．     

三塔斜拉桥多点激励地震反应特性分析

以某空间框架式索塔3塔连续梁支承体系斜拉桥为例,采用多点时程反应分析方法研究了纵向和横向多点激励（仅考虑行波效应）对该类型桥梁地震响应的影响。研究结果表明：纵向多点地震激励下,行波效应对3塔斜拉桥中塔受力影响较小,边塔较大;同样,行波效应对两中跨主梁影响相对较小,两边跨则较大。横向多点地震激励下,无论是对于3塔斜拉桥中塔还是边塔,行波效应对于主塔受力是有利的,随着行波波速的降低,主塔响应呈下降趋势,对主梁来说,则可能放大主梁地震响应;存在一个最不利行波波速,在该行波波速下,结构响应取最大值。     

耦合多层框架结构在多点激励作用下的动力响应:频域分析

基于随机地震动的功率谱模型,建立了多点地震激励下耦合结构振动方程,并数值模拟了两个耦合框架结构的地震反应,并与一致激励下的结果进行了比较。结果显示,对于一致地震激励的响应,与耦合结构处于中等刚度的场地时对多点激励的响应相近;当耦合结构位于软土场地时,一致激励引起的响应偏大;而当位于硬岩场地时,多点激励会对耦合结构产生不利影响。     

基于ANSYS的大跨斜拉桥行波效应分析

以宁波大榭二桥为例,采用有限元ANSYS程序,分析了考虑行波效应下大跨斜拉桥的地震反应,并与一致激励作用下的结果做了比较。分析表明,不考虑行波效应对斜拉桥的主梁不利,而对塔底、墩底内力是偏安全的。     

行波激励下不对称连续刚构桥的动力响应

利用有限元分析软件,结合工程实际建立了一座3跨不对称高墩大跨连续刚构桥的空间抗震有限元模型,通过时程分析法分别计算了行波效应及一致激励下桥墩的地震响应。结果显示:小跨径T构的墩将分担较大的纵向内力,大跨径T构的墩将分担较大的横向内力;考虑行波效应后,结构的内力均有不同程度的增大,而结构的位移却呈现减少的趋势,结构的振动周期延长。     

行波效应对铁路斜拉桥地震反应的影响

阐述了应用大质量法模拟行波效应的基本原理,推导了大跨度桥梁考虑行波效应影响的分析模型及求解方法.以某一实际铁路大跨斜拉桥为工程背景,分析了在不同的视波速下的行波效应对斜拉桥主塔地震反应的影响,并与一致激励下的结果进行了对比.结果表明:行波效应对铁路斜拉桥主塔的地震反应影响较为显著,进行抗震设计时,应重视行波效应对主塔的不利影响.     

非平稳地震作用下高墩桥梁体间隙需求分析

为了研究非平稳地震作用下高墩桥梁体防撞间隙需求,基于随机振动理论及虚拟激励法,对不同烈度下场地条件对非平稳间隙需求的影响进行了分析. 首先,建立了非平稳地震作用下相邻梁体相对位移需求与烈度间的数学关系;其次,基于理论计算的梁体间最大相对位移,确定碰撞间隙宽度需求以达到防止梁体间发生碰撞的目的;最后,以某大跨度连续刚构-连续梁体系为实际工程算例,研究了非平稳地震作用下桥梁结构在一致场地和非一致场地（实际场地）条件下的碰撞间隙需求量,且获得了不同烈度下非平稳碰撞间隙需求谱. 研究结果表明:非平稳地震作用下,硬土场地条件时,相对位移时变均方差的峰值最小,实际场地条件最大,约为硬土场地的4倍;实际场地条件的各烈度下非平稳碰撞间隙宽度需求均值比软土场地、中土场地和硬土场地分别大36%、69%和73%,均方差分别大45%、74%和78%;平稳地震激励比非平稳地震激励时碰撞间隙需求量大20%～30%.      

水位变化对水淹拱脚大跨度拱桥动力响应的影响分析

为研究水体-拱圈流固耦合效应对某库区大跨度钢筋混凝土拱桥地震响应的影响,首先基于改进的Morison方程推导了拱圈动水压力的计算公式和流固耦合运动方程,其次根据运动平衡方程分别采用Matlab编程计算和ANSYS有限元模拟的方式研究了该大跨度钢筋混凝土拱桥在死水位、正常蓄水位和洪水位状态下的拱顶加速度响应时程曲线,并分析了不同蓄水状态下流固耦合效应对拱圈控制截面地震响应的影响。结果表明：该拱桥在正常蓄水位状态下流固耦合效应对结构地震响应的影响较小,在洪水位状态下流固耦合效应对结构地震响应的影响较大,且越靠近拱顶截面减振效果越明显,洪水位下平均加速度响应降幅约为40%左右。     

斜拉桥地震响应非线性时程分析

基于有限单元法,推导出多自由度结构体系在地震作用下的增量形式的运动方程,建立了大跨度斜拉桥的地震激励模型.考虑结构的几何非线性,采用增量动力平衡迭代格式的Newmark-β法进行非线性时程分析,并以某主跨360 m的斜拉桥为例进行了线性、非线性动力分析,验证了方法的可行性,同时表明大跨度斜拉桥的几何非线性影响因素不容忽视.     

大跨度斜拉桥铅芯橡胶支座的参数优化

提出了一种采用铅芯橡胶支座进行大跨度斜拉桥减震分析方法;分别建立了大跨度斜拉桥、铅芯橡胶支座的空间有限元分析模型,采用时程分析方法计算了桥梁地震响应;用正交设计法对铅芯橡胶支座进行了参数优化.研究表明:经过优化设计的铅芯橡胶支座能有效的减小斜拉桥在地震下响应.     

承台结构形式变化对大跨斜拉桥抗震性能的影响分析

以一座大跨斜拉桥为工程背景,基于sap2000有限元软件,建立了考虑群桩-土动力相互作用的三维有限元模型,分别计算了分离式承台与哑铃型承台两种承台形式下大跨斜拉桥的振动特性与地震响应,探讨了主塔基础承台形式对大跨斜拉桥抗震性能的影响。分析结果表明：主塔基础承台形式的变化对结构纵桥向抗震性能的影响不大,而对结构横桥向抗震性能影响较大;对于本桥而言,主塔基础承台形式采用分离式承台时对主塔结构的抗震性能有利,而采用哑铃型承台时对主塔基础的抗震性能有利,因此,应综合考虑并予以选择承台形式。     

连续刚构桥行波效应分析

以采用MIDAS建立一座5跨连续刚构桥的有限元计算模型,分析其动力特性以及考虑行波效应下的地震响应,并对比了一致激励下的地震响应结果。     

钢管混凝土拱桥的多维平稳随机地震响应

用随机振动理论，对钢管混凝土拱桥的多维地震响应的计算方法和响应特性进行了研究．提出了多维激励作用下的虚拟激励法，采用该方法分析了钢管混凝土拱桥在多维激励作用下的平稳随机响应特性，并探讨了主拱横撑刚度对结构响应特性的影响．结果表明，多维激励作用下的虚拟激励法与传统的随机振动理论具有相同的计算精度，但速度要快得多；横向激励和竖向激励对拱肋内力的影响较大，拱肋内力响应有随横撑剐度增大而增大的趋势。     

随机结构的平稳随机地震响应

基于摄动理论、考虑地面运动的相位差，推导了大跨度随机结构在平稳随机地震作用下位移响应的零阶、一阶功率谱密度函数计算公式，算例表明，对大跨度随机结构考虑地震输入相位差的影响十分必要。     

大距度斜拉桥几何非线性地震反应

基于有限位移理论，考虑所有的几何非线性因素，通过产例探讨了几何非线性因素对大跨度钢筋混凝土斜拉桥的自振特性及地震的反应的影响，结果表明：采用三维计算模型考虑几何非线性的影响，在大跨度斜拉桥的地震反应分析中十分必要。