某自锚式悬索桥减震性能研究

以某自锚式悬索桥为研究对象,采用非线性时程分析方法,对整体式减隔震装置铅芯橡胶支座对自锚式悬索桥的减震性能进行研究.通过对在辅助墩上布置铅芯橡胶支座和普通橡胶支座的自锚式悬索桥的抗震性能对比分析,得到在辅助墩上布置铅芯橡胶支座对自锚式悬索桥的地震效应减震效果明显的结论.     

塔梁连接方式对多塔悬索桥地震反应的影响

悬索桥塔梁间的连接方式对其静力和动力响应具有很大的影响。文章以温州瓯江北口大桥为背景,在研究中塔与梁体的连接方式对多塔悬索桥地震反应影响的基础上,研究了塔梁间采用粘滞阻尼器连接的减震效果，总结了粘滞阻尼器参数对多塔悬索桥地震反应的影响规律。通过对比不同塔梁连接方式的减震效果,推荐了多塔悬索桥塔梁间的合理连接方式和粘滞阻尼器设计参数。     

大跨自锚式斜拉-悬索协作体系桥地震响应及减震控制分析研究

基于结构非一致激励地震动方程,建立空间非线性有限元模型,探讨一致输入、行波输入下结构的地震响应.分别以主梁纵向位移、塔底内力为控制目标,研究粘滞阻尼器参数变化对结构减震效果的影响.计算结果表明:地震作用下塔底顺桥向弯矩达365.12MN.m,对自锚式斜拉-悬索协作体系桥的设计起控制作用;行波效应使得主梁跨中横向位移增大42%,横向弯矩减小14%;结构纵向位移及塔底内力在考虑行波效应后减小9%左右,安装参数合理的阻尼器使主梁纵向位移减小44%,主梁跨中弯矩和剪力减小41%,塔底纵向弯矩减小37%,达到减震效果.     

高铁简支梁桥横向地震碰撞效应及减震研究

为了研究高铁简支梁桥横向地震碰撞效应及减隔震装置的减碰效果,以7跨32 m标准跨径简支梁桥为例,通过试验测定挡块的实际力-变形曲线,并基于SAP2000建立了考虑地震碰撞效应的有限元模型.在此基础之上,分析了轨道系统、挡块-垫石初始间距及挡块钢板厚度对桥梁地震响应的影响,并进一步探讨了橡胶垫层、铅芯橡胶支座（LRB）、摩擦摆支座（FPB）、高阻尼橡胶支座（HDR）及液体粘滞阻尼器的减碰效果. 研究结果表明:轨道系统的约束作用会显著改变各桥跨之间的地震力分配;在所考虑的最大地震激励下,碰撞力峰值达2.18 MN,挡块的非线性效应显著;对于本文算例而言,挡块-垫石间距设为3 cm,挡块钢板厚度取32 mm是一个较为合理的配置;减隔震装置能够有效地改善桥梁结构抗震性能,且其防碰减震效果受地震波频谱特性及自身作用机理的影响,其中,FPB支座具有较强的适用性,且安装FPB支座后各桥跨之间的地震力分配更加均匀.      

自锚式悬索桥结构抗震分析

绍兴县滨海大桥工程主桥为77.8m 188m 77.8m双塔三跨钢箱梁自锚式悬索桥，虽然该桥具有“轻质、弱阻尼”的材料特点，但本桥的塔柱的易损性(结构刚度大，塔往矮)再加上结构为自锚体系，因此，主桥结构的抗震能力的研究是十分必要的。通过对该桥动力特性、结构的地震响应等作了一定深度的分析和研究，以期为结构抗震设计建立较为可靠的设计依据。     

三塔悬索桥静动力特性与中塔选型

为探讨三塔悬索桥与两塔悬索桥静动力特性差异与中塔选型,以泰州长江大桥为原型,基于有限位移理论建立相应的两塔、三塔（混凝土中塔与钢中塔）悬索桥的空间有限元模型,分析了各种结构参数下的静力和地震效应。研究结果表明：与两塔悬索桥相比,由于中塔顶缺乏边缆的有效纵向约束,三塔悬索桥整体刚度较小,变形较大,自振频率低;汽车作用下主...     

自锚式悬索桥纵向地震响应控制分析

以某双塔自锚式悬索桥为例,通过在桥塔与主梁之间设置液体黏滞阻尼器,把地震作用下桥梁纵向的位移和内力控制在一个合理的范围内。通过改变阻尼参数C和α,对此桥纵向的地震位移和内力的变化情况进行了规律总结。比较发现,当阻尼系数C越大或阻尼指数α越小时,此桥纵向的地震位移和内力反应就越小。其中C取3500左右,α取0．3时,塔底地震弯矩降幅达40％左右,主梁地震位移降幅达50％左右。     

混凝土自锚式悬索桥的恒载平衡状态分析

为获得混凝土自锚式悬索桥的理想恒载状态,为施工阶段倒拆分析提供理论依据,针对混凝土自锚式悬索桥的结构特点,以国内某跨径布置为(65+158+65)m的混凝土自锚式悬索桥为背景,基于有限位移理论和分段悬链线法计算理论,运用有限元软件ANSYS对其在结构自重、混凝土收缩徐变效应以及预应力效应等作用下的恒载平衡状态进行分析,得到混凝土自锚式悬索桥的合理线形和受力状态。研究结果表明:该方法所得主缆在恒载作用下的成桥线形合理、吊索索力及主梁的受力合理,为混凝土自锚式悬索桥的设计、分析及施工控制提供理论依据。     

地震作用下大跨自锚式悬索桥动力响应分析

以雾凇大桥为研究对象,基于通用有限元软件MIDAS/CIVIL,分别通过反应谱法和时程分析法计算了自锚式悬索桥的地震反应规律.分析结果表明：纵向地震作用下主梁梁端位移较大,应采用纵向限位装置或减震装置;横向地震作用与纵向地震作用不存在耦合现象,但是塔底弯矩及剪力动力响应均较大,为控制设计截面;竖向地震作用与纵向地震作用存在耦合现象,主梁及主缆应考虑纵向与竖向地震的共同作用;通过拟合规范反应谱得到的人工波进行时程分析得到的结果整体上大于反应谱计算得到的结果,对构件进行详细抗震设计时应以时程分析为主.     

基于粘滞阻尼器的大跨铁路斜拉桥横向减震研究

以某铁路大跨斜拉桥为实际工程背景,研究了斜拉桥在过渡墩及辅助墩处横桥向合理的约束体系.通过大量的线性及非线性时程反应分析,研究了不同的约束体系下斜拉桥的地震反应特点.针对基于粘滞液体阻尼器的减震体系方案,对阻尼器的设置位置及力学参数进行了优化设计.研究结果表明:在过渡墩及辅助墩横向设置粘滞阻尼器的减震体系方案由于其它方案,该方案不仅可降低主塔横桥向的地震反应,还可显著降低过渡墩及辅助墩的桥墩,进而提高边墩桩基础的抗震性能.     

地震作用下多跨简支梁桥挡块优化设计研究

为研究墩柱损伤时弹塑性挡块的合理参数设计,以三跨简支梁桥为例,建立了OpenSees有限元软件计算模型.通过非线性时程分析,动态调整挡块屈服强度,建立了挡块屈服与墩柱损伤状态之间的直观联系,分析了弹塑性挡块初始刚度、屈服后刚度比参数.研究结果表明:挡块强度的增大,其限位能力也增强;当桥墩挡块强度的设定以桥墩达到中等损伤为目标时,有利于地震惯性力合理分配;挡块初始刚度的增大,可有效降低主梁位移响应,其对桥墩地震响应的影响较挡块强度的小;强震作用下挡块屈服后,桥梁地震响应对挡块屈服后刚度的变化十分敏感,较小的屈服后刚度比对下部结构抗震有利,同时不会造成上部结构位移需求的急剧增长.     

结构参数变化对自锚式悬索桥动力性能的影响分析

桥梁的振动特性是分析结构动荷载行为的基础,它能体现结构的质量分布情况及抵抗弹性变形的能力,是吊桥分析振动响应、抗风与抗震设计的基础。以唐山湾跨海大桥为工程背景,利用有限元分析软件Midas/Civi对影响自锚式悬索桥动力性能的结构参数进行模拟分析。认为:(1)垂跨比及主缆抗拉刚度对反对称竖弯及对称竖弯频率影响较大,对横弯频率及扭转频率影响较小。(2)恒载集度对自锚式吊桥整体特征振型频率的影响大于主梁抗弯刚度。(3)拉索抗拉刚度及桥塔抗弯刚度的变化对自锚式悬索桥结构的各阶特征振型频率影响较小。研究结论可为自锚式悬索桥优化设计及理论研究提供参考。     

基于IDA的自锚式悬索桥地震易损性分析

自锚式悬索桥作为一种高次超静定的柔性结构体系,现行规范仅给出抗震设计原则且相关易损性研究较少。以三塔自锚式悬索桥为研究对象,建立结构有限元动力模型,基于PEER强震数据库选取了10条地震动记录,采用增量动力分析(IDA)方法建立了桥墩、支座、桥塔及吊索构件的顺桥向地震易损性曲线,运用一阶可靠度理论建立桥梁系统的易损性曲线。研究结果表明:顺桥向地震波作用下桥墩、支座发生损伤的概率较高,构件损伤概率从易到难依次为支座、P_1、P_5桥墩、吊索、边塔、中塔;在不同损伤指标下结构整体损伤概率明显高于构件损伤概率。     

大跨超长连续梁桥纵向抗震设计研究

以某大跨超长连续梁桥为工程背景,研究Lock-up装置、粘滞阻尼器对该桥纵向抗震性能的影响。结构地震响应分析全部采用非线性动力时程分析方法。首先改变结构基本周期,分析并比较安装Lock-up装置前后不同基本周期结构的地震响应,结果表明:安装Lock-up装置前后结构基本周期对应的反应谱值差值越小,Lock-up装置对该结构的减震效果就越明显。然后对设置粘滞阻尼器的桥梁体系进行阻尼系数和阻尼指数的参数敏感性分析,分析表明:适当的选择阻尼系数和阻尼指数可以有效的降低结构地震响应。     

悬索桥线性液体黏滞阻尼器阻尼系数优化

将悬索桥加劲梁纵向运动简化为若干相互独立的单自由度振动系统,采用随机振动理论,利用将地震激励简化为平稳白噪声激励的方法推导了加劲梁纵向运动绝对加速度均方的解析表达式.利用导数求极值的原理,求出了加劲梁纵向运动绝对加速度均方的最小值及其对应的系统最优阻尼比,得到了悬索桥线性液体黏滞阻尼器最优阻尼系数的解析表达式,并以某悬索桥为例,采用动力时程法进行了参数敏感性分析,验证了解析表达式的有效性.分析结果表明:悬索桥线性液体黏滞阻尼器存在理论上的最优阻尼比0.5,其对应的最优阻尼系数使阻尼器的减震效率达到最大值;当阻尼比为0.3时,阻尼器的减震效率达到最优阻尼比的90％;当阻尼比在0.4～0.6之间时,阻尼器的减震效率基本保持在最优阻尼比的99％.综合考虑地震动强度、阻尼器冲程及造价等因素,线性液体黏滞阻尼器的最优阻尼系数可在阻尼比为0.4～0.6对应的范围内适当调整.     

鹅公岩大桥动力特性分析

以重庆市鹅公岩大桥为工程案例,对大跨径自锚式悬索桥的动力特性进行研究。基于MIDAS/CIVIL软件建立全桥有限元模型,采用非线性有限元与子空间迭代相结合的方法,具体分析矢跨比、边中跨比、构件刚度以及服役期荷载集度、温差等参数对600m跨径的自锚式悬索桥动力特性的影响规律。研究结果表明:成桥状态下,结构基频为0.103 1 Hz,加劲梁纵飘振型起主导作用;矢跨比的改变使多阶模态的频率受到影响,其中,加劲梁振动受到的影响最为显著;边中跨比主要影响结构的竖向振动,减小边中跨比有利于提高结构的整体刚度;主缆抗拉刚度对频率的影响较小,反之,主梁抗弯刚度对结构的竖向及横向频率的影响较为显著;桥梁服役期间,模态频率受恒载集度、温差因素的影响不可忽略。     

高烈度区人行桥阻尼器参数分析

采用MIDAS建立一座高烈度区人行桥的有限元计算模型,分析其动力特性,并采用非线性时程分析法对比了不同阻尼器参数下(阻尼系数C和速度指数α)的地震响应。分析结果表明:设置粘滞阻尼器后,可有效降低结构关键部位在地震作用下的相对位移,避免了相邻构件之间可能发生的碰撞。     

基于ANSYS的悬索桥空间主缆扭转问题计算方法研究

自锚式悬索桥在体系转换过程中,通过对吊杆在垂直于纵桥向的竖平面中进行张拉并锚固于加劲梁上,从而形成空间主缆自锚式悬索桥结构。因主缆和吊杆形成空间索系,很大程度上减小了此类结构在横桥向荷载作用下的内力和位移。但是,该种桥型的主缆在由空缆时的平面状态转变为成桥时的空间状态过程中会产生扭转变形。基于此,在主缆索夹安装前应正确给定其安装预偏角,从而避免索夹在成桥状态下扭转破坏。但应注意到,在ANSYS等软件中,主缆一般是用杆单元进行模拟,无法通过计算获取主缆的扭转角度。以杭州某空间主缆自锚式悬索桥为研究背景,提出在ANSYS中对梁单元的部分参数进行特殊取值来模拟主缆,计算主缆的扭转角。理论分析表明,将梁单元抗弯刚度取合理的较小值时,其受力特点便接近于索单元。最后,对某空间主缆自锚式悬索桥的缩尺相似模型进行数值模拟,得到了该模型主缆在吊杆横向张力下扭转角度的数值计算结果。从而在一定程度上解决了运用通用有限元软件计算悬索桥主缆扭转角度这一难题。     

某半飘浮体系独塔斜拉桥抗震性能研究

为研究半飘浮体系下独塔斜拉桥的抗震性能,以某全长415 m 的两跨组合梁斜拉桥为例,采用大型有限元分析软件Midas Civil,建立动力有限元模型,分别对其进行自振特性、反应谱和非线性时程分析,并评价其抗震性能。结果表明:仅设置竖向支撑的飘浮体系独塔斜拉桥一阶振型为塔梁纵飘,应在其纵桥向设置粘滞阻尼器以限制主梁位移;横桥向设置抗风支座的传统硬抗体系已经难以适应较大的地震烈度,必须采取有效的减隔震方案,以适当降低控制截面的地震响应。根据案例桥梁的结构特点,综合考虑各控制截面的地震响应,选取合适的阻尼参数,在桥塔和主梁间布置横向独立钢阻尼装置,并在过渡墩和主梁间布置弹塑性钢阻尼支座,该布置方式对大桥的减震效果最佳,证明此减隔震设计方案合理可靠。     

非一致激励下自锚式悬索桥的非线性地震反应分析

采用人工生成的地震波,考虑多点激励、行波效应以及结构的几何非线性因素的影响,对混凝土自锚式悬索桥在纵向地震波输入下进行了地震响应研究.分析比较了多点线性一致激励、多点非线性一致激励以及多点非一致激励下主梁、主塔、边墩等控制截面的内力和位移响应时程结果,并对其影响规律进行详细讨论.由于时域分析采用精细逐步积分格式,使计算结果更加精确.