钢管混凝土拱桥弹性动力稳定性能研究

基于运动稳定性理论,以1座实际的钢管混凝土肋拱桥为例,利用改进的时间冻结法(动态特征值法)求得结构在地震波作用下的动态稳定系数时间历程,研究了不同输入方向和阻尼比对动力稳定临界系数的影响,并探讨了地震波作用下拱桥的稳定安全系数,对钢管混凝土拱桥的弹性动力稳定性能作出了评估。     

考虑土-结构相互作用的大跨度斜拉桥非线性地震反应分析

运用大型有限元通用软件ANSYS/LS-DYNA及其并行运算功能,进行了考虑土-结构相互作用的大跨度斜拉桥地震反应分析。考虑混凝土、土介质和悬索材料的非线性与考虑材料线弹性的计算结果比较表明,考虑材料非线性情况时,由于进入塑性阶段后的能量耗散,内力比考虑线性情况时小;而进入塑性阶段后,结构刚度变小,运动量要比考虑线性情况时大。     

堆石坝坝坡的抗震稳定分析

目前分析堆石坝下游坡的抗震稳定性仍采用瑞典圆弧法和简化毕肖普法，土体的抗剪强度多用莫尔－库仑准则。试验表明堆石材料的抗剪强度更符合非线性表达式。已有文献采用非线性抗剪强度分析堆石坝的抗震稳定性，但该方法的安全标准少见论证。本文对采用线性与非线性抗剪强度的有限元法和极限平衡法分析堆石坝坝坡稳定性进行了比较。结果显示，毕肖普法安全系数比瑞典法高2％－10％，采用非线性抗剪强度计算的安全系数比采用线性抗剪强度高15％－25％。与毕肖普法容许安全系数比瑞典法高同理，用非线性抗剪强度准则进行堆石坝坝坡稳定计算，其容许安全系数也应在线性准则的基础上提高。提高的幅度有待进一步积累经验。     

大田湾滑坡稳定性及其敏感性分析

本文在综合分析大田湾滑坡区域地质条件、基本特征以及滑坡形成机制的基础上,采用极限平衡理论的传递系数法对该不稳定斜坡的稳定性进行定量分析计算。然后用一套基准数据采用传递系数方法算出滑坡的稳定系数KS0,在此基础上变动其中的某一参量,其它参数固定不变,计算出该参量在其变化范围内变动时滑坡稳定系数随之变化的结果,再根据上面的计算结果求出敏感系数S,对滑坡稳定性影响因素进行敏感性分析,以指导滑坡的实际治理与监测,使治理设计更安全、可靠和经济。     

大型斜拉桥风致振动可靠性分析方法

本文研究了大型柔性结构的非线性动力学行为及其引起的异频共振，提出了大型柔性结构的可靠性分析方法，并以大型斜拉桥的风致振动为例，通过对系统失效形式的分析，利用可靠性理论对其进行可靠指标计算。这种方法应用于大跨度悬索斜拉桥的方案优选及可靠笥分析中，在处理几何非线性及动力问题时有较好效果。     

非线性弹性地基上圆形薄板三次超谐共振

本文研究非线性地基上圆形薄板受简谐激励的次谐波共振问题。按照弹性力学理论建立非线性地基上圆形薄板受简谐激励的动力学方程。利用Galerk in方法将其转化为非线性振动方程。应用非线性振动的多尺度法求得系统满足3次超谐共振条件的一次近似解,并进行数值计算。分析阻尼、地基系数、调谐值、激励等参数对共振响应曲线的影响。     

超强地震作用下深厚覆盖层场地重力坝抗震安全研究

本文通过成层状地基地震动输入计算方法得到覆盖层边界自由场运动,采用粘弹性边界,考虑地基辐射阻尼效应及坝体和地基的接触非线性,针对强震区深厚覆盖层场地重力坝开展线性和非线性动力时程分析研究,结合需求能力比DCR评估其抗震性能。由线弹性动力时程分析可知,在运行基准地震OBE作用下,重力坝坝体应力均在允许范围内,其抗滑稳定安全系数不能满足要求;由非线性动力分析可知,在OBE和最大设计地震MDE作用下,重力坝发生较大滑动位移。通过在重力坝坝体下游坝后回填土加强重力坝抗震稳定性,结果表明,下游坝后回填土可有效减小坝体滑动位移,加强其抗震稳定性。本文针对深厚覆盖层场地重力坝开展的抗震安全研究为抗震设计提供了科学依据,为强震区深厚覆盖层场地重力坝的抗震分析提供参考。     

叠层板状结构在非线性支承下的流固耦合振动

基于叠层板状结构的固有振动特性,对在非线性支承下的叠层板状结构的流固耦合振动进行了理论研究和数值计算,运用稳定性理论分析了平衡点附近定常解的稳定性问题,为叠层板状结构元件的设计和安全分析提供依据。     

钢筋混凝土框架结构非线性全过程分析的一种新方法

在极限承载力附近的计算发散问题一直是困扰混凝土结构非线性全过程分析的关键问题,现有的迭代方法中只有弧长法被认为是最为有效的迭代方法,但由于混凝土结构具有高度的材料非线性,弧长法的稳定性难以保证。为此本文提出了一种新的方法———虚拟单元法,该方法在原结构上添加虚拟单元,虚拟单元的刚度系数在每个加载步中均保持为常数,该法在保证结构比例加载的前提下,可以有效改善结构刚度矩阵的性能,为得到结构非线性全过程分析曲线,特别是下降段部分提供了可能。本文采用虚拟单元法,通过自编的程序进行了实例分析,计算中,选取一榀混凝土框架进行模拟计算,杆件采用纤维模型,分析结果与ANSYS计算结果进行了对比,表明了该法的有效性,并对建立在纤维模型基础上的结构极限荷载进行了一定的探讨。     

大跨度钢管混凝土桁式拱桥结构非线性分析

同时考虑了几何非线性和材料非线性等因素对大跨度钢管混凝土桁式拱桥进行结构非线性分析，结果表明对这种大跨(跨径大于300m)、宽跨比小(接近1／20)的钢管混凝土桁式拱桥，几何非线性和材料非线性的影响均较大，在设计和施工时不应忽略。     

中(下)承式拱桥吊杆静张力分析方法的改进

在中(下)承式拱桥的有限元模型中,引入了由于施工中吊杆长度调整而产生的几何刚度矩阵,用一阶矩阵摄动理论,导出了相应的吊杆系静张力分析的相关公式。对一实际中承式拱桥的数值计算分析表明,使用本方法可有效地提高中(下)承式拱桥的吊杆静张力分析的准确性。     

Seismic fragility curves of as-built single-span masonry arch bridges

Masonry arch bridges are crucial elements in the railway transportation network throughout Europe. Although significant advances in seismic risk assessment of various bridge types have been made by developing fragility curves of generalized classes of structures, there are no comparable tools for masonry arch structures. In this context, this paper presents the construction of seismic fragility curves of single-span masonry bridges according to the limit analysis method. An iterative procedure is implemented to define the capacity curve of the equivalent single degree of freedom system through non-linear kinematic analysis. The process involves determination of the collapse mechanism, calculation of the limit load multiplier, and definition of the thrust line. The intrinsic variability of the seismic action is incorporated with the use of different sets of elastic spectra compatible with EC 8 Type-1 spectrum for various types of soil, with peak ground acceleration varying over the range 0.05–1.5 g. The fragility curves of the generalized classes of single-span masonry bridges are finally obtained from the effective ranges of the main geometric and material parameters affecting arch bridge capacity.     

既有桥梁承载能力评估方法

既有桥梁结构承载能力的评估涉及桥梁状态评定、养护与管理、维修与加固等，不仅是桥梁工程师的基本职责，也是广大业主所非常关心的。本文指出了桥梁评估与设计的基本区别，介绍了桥梁承载力评估的静力方法，分析了中美两国桥梁评估规范的异同。接着提出了一套既有桥梁结构承载能力评估的动力方法，该方法结合现场环境振动试验和有限元分析，具有显著的优点。文中采用2个典型桥例，分析了不同评估方法的结果与结论。最后依据发展要求，讨论了进一步研究的主要方向。     

单轴压缩下多裂隙含水岩样电阻率变化与体积应变

在单轴压缩下,对经过高温焙烧的含水辉长岩进行了轴向和径向电阻率变化以及体积应变的同时连续测量.结果表明,在完全饱和前的非弹性压缩阶段,电阻率随压应力增高而降低;在完全饱和的弹性压缩阶段,电阻率升高;在非弹性的体积膨胀阶段,电阻率继续上升.从Archie 公式出发,通过近似分析,导出了电阻率变化和体积应变的关系式.实验结果和近似分析定性上相附.本文的主要结果是发现含水岩样在膨胀阶段电阻率的升高,初步认为这是由于热开裂的张开,降低了饱和度的结果.      

郑州黄河大桥主桥自振特性分析

以京珠高速公路郑州黄河大桥主桥为研究对象，采用ANSYS有限元程序，建立了下承式钢管混凝土系杆拱桥的空间力学计算模型，利用子空间迭代法计算了该桥梁结构的自振周期和振型，对桥梁的模态特性进行了分析，计算结果可为该桥的设计、施工以及使用阶段的健康检测和维护提供技术参数和依据。     

既有大跨度混凝土拱桥震害机理分析

以汶川地震中遭到严重破坏的金花大桥作为工程实例,基于现场震害调查资料和数值分析来研究金花大桥地震破坏机理。现场震害调查发现,金花大桥震害主要集中在主拱肋和拱上立柱,表现为混凝土开裂和拱上立柱环向裂缝等。数值分析结果表明,在地震荷载作用下主拱肋的拱脚截面抗弯能力比地震需求小,会出现弯曲破坏,拱顶截面抗震能力满足抗震需求;8#拱上立柱在柱底会发生弯曲开裂。数值分析结果与震害调查具有一致性,可为大跨度拱桥抗震设计提供参考。     

Shake table experimental study of cable-stayed bridges with two different design strategies of H-shaped towers

As one of the main load-carrying components of cable-stayed bridges,bridge towers are typically required to remain elastic even when subjected to severe ground motions with a 2%-3%probability of exceedance in 50 years.To fulfill this special requirement imposed by current seismic design codes,reinforcement ratios in the bridge towers have to be kept significantly higher than if limited ductility behavior of the tower is allowed.In addition,since the foundation capacity is closely related to the moment and shear capacities of the bridge tower,a large increase in bridge construction cost for elastically designed cable-stayed bridge is inevitable.To further investigate the possibility of limited ductility bridge tower design strategies,a new 1/20-scale cable-stayed bridge model with H-shaped bridge towers designed according to strong strut-weak tower column design was tested.The shake table experimental results are compared with a previous strong tower column-weak strut designed full bridge model.A comparison of the results show that ductility design with plastic hinges located on tower columns,i.e.,strong strut-weak tower column design,is another effective seismic design strategy that results in only small residual displacement at the top of the tower column,even under very severe earthquake excitations.