大跨度拱桥抗震概念设计方法

由于定量分析中存在诸多的不确定性因素,大跨度拱桥需要重视抗震概念设计。给出了国内外大跨度拱桥的典型震害并进行了成因分析。从工程场地选择、合理的桥梁结构体系和布置方案等方面探讨了大跨度拱桥抗震概念设计的总体要求。从采用高强材料、提高整体延性、设置赘余构件与设置多道抗震防线方面给出了大跨度拱桥避免地震脆性破坏的设计原则。基于雅鲁藏布江大桥,提出了主要构件与次要构件的划分方法及设计原则,阐述了拱肋选材、主梁布置、横撑及辅助墩的概念设计,给出了应用减隔震技术、具有多道抗震防线及结构分层次延性破坏的抗震概念设计方法。     

系杆对钢管混凝土拱桥抗震性能的影响

利用Wislon-θ法推导了大跨度钢管混凝土拱桥非线性地震响应时程分析的理论公式,并编制了相应的有限元程序。然后以在建的南县茅草街大桥为例,利用该有限元程序对其进行了非线性地震响应分析。最后分析了系杆抗弯刚度以及系杆张拉力对钢管混凝土拱桥抗震性能的影响。     

大跨度上承式钢管混凝土拱桥抗震韧性评估

为评估大跨度上承式钢管混凝土(Concrete-filled Steel Tube, CFST)拱桥在不同地震动强度下的抗震韧性，以一座320 m上承式CFST拱桥为研究对象，利用Midas/Civil软件建立结构有限元模型并进行非线性结构响应分析，定义了拱桥的易损性组和性能组，开展地震易损性分析，分别评估在不同地震动强度作用下拱桥结构的维修费用和维修时间等抗震韧性指标，给出拱桥的抗震韧性评级方法和依据。结果表明：该结构最终抗震韧性评级为一星，其中维修时间是影响拱桥结构综合抗震韧性等级的关键指标，结构构件对拱桥结构的抗震韧性有较大的影响。     

基于有限元数值分析的木结构抗震性能分析及其在建筑中的应用

为了提高木结构抗震性能分析的精度,采用多尺度建模分析方法对木结构进行抗震分析。利用多点约束方法分别将榫卯节点和梁柱构件设定为关键区域和非关键区域。采用多尺度的建模思想,对关键区域采用实体单元进行精细尺度建模,而非关键区域则采用梁单元进行普通尺度建模,再通过不同尺度实现宏观结构模型和局部微观模型的相互协调,比较不同尺度下的实体单元和梁单元建模在抗震中的性能。实验结果表明,多尺度的有限元数值分析能够模拟木结构的整体动力响应和精确分析边界条件。通过多尺度、大范围的分级建模能够构建局部和全局的抗震性能分析的过程,精度较高,可提升抗震分析的效率。     

中、下承式拱桥抗震性能分析

以下承式平行拱桥,下承式提篮拱桥和中、下承式斜靠式拱桥为研究对象,采用有限元程序Midas/civil建立3种桥型的空间有限元计算模型,计算其在El Centro波、Taft波地震波作用下的地震时程响应,对其进行抗震性能分析。计算结果表明:横向地震作用对3种拱桥的地震响应起控制作用;拱脚位置和横撑或横向联系处应作为拱桥抗震设计的控制截面,控制截面最大应力满足桥梁抗震性能要求,但平行式拱桥和斜靠式拱桥安全储备不充足,可采取一定的构造措施来保证其抗震安全性;提篮式拱桥主拱内倾和斜靠式拱桥稳定拱的设置对提高拱桥的横向抗震性能效果较为显著;提篮拱桥抗震性能优于平行式拱桥,斜靠式拱桥在横向地震下的拱顶横向位移最小,其抗震性能较好。     

大跨斜拉桥多点反应谱法地震响应分析

大跨度桥梁结构作为交通枢纽工程和生命线工程,为确保安全运营,对其进行地震响应分析和进行抗震研究十分重要。为了工程实际应用的方便,在大桥地震反应分析中,采用各国规范常用的反应谱法。但是对于大跨度斜拉桥,选用贯用的一致激励反应谱法存在很多不实际和不合理的地方,因此选用由Kiureghian和Neuenhofer首先提出和推导的多点反应谱法,考虑了地震动的空间效应。通过有限元软件ANSYS建立斜拉桥模型,计算了大跨度斜拉桥主塔主梁等主要构件的响应值。并和一致激励反应谱得出的响应值做比较,得出了相应的结论,对大跨度斜拉桥的地震响应分析和抗震设计具有一定的指导意义。     

随机地震动场多点激励下大跨度桥梁地震反应分析方法

地震输入问题一直是工程结构抗震研究关注的焦点。对大跨度桥梁结构，考虑随机地震动场的多点激励而进行地震反应分析较为合理。本文结合大跨度桥梁抗震设计，系统地介绍了随机地震动场的模型以及随机地震动场多点激励下大跨度桥梁地震反应分析的方法。     

强震下拱式体系桥梁震害特征及抗震研究

以汶川地震中拱式体系桥梁震害为主线,总结主拱圈、横向连接系和其它附属构件及减隔震设计拱桥的破坏情况,对国内外拱桥的震害特征及原因进行了剖析。以目前应用数量占优的钢管混凝土肋拱桥为具体背景,对拱式体系桥梁的抗震理论、抗震试验和减隔震设计进行了评述。分析认为拱式体系桥梁竖向和纵桥向抗震存在一定的安全储备,但横桥向存在明显的抗震薄弱环节。针对钢管混凝土肋拱桥横桥向振动及倒塌特点,就目前在拱式体系桥梁中引入防屈曲支撑代替横撑以形成耗能减震结构提出了建议及具体可行设计方式。     

大跨度连续刚架-拱组合结构桥梁的纵向地震响应研究

以广州新光大桥为例，建立了空间杆系模型，利用动态时程分析方法，详细分析了大跨度连续刚架-拱组合结构桥梁在纵桥向地震一致激励和行波效应作用下的地震响应。研究表明除边墩外，行波效应对拱肋上、下弦杆以及V型刚架斜腿地震内力响应均有较大影响；随着剪切波速的增加主拱顶相对拱脚的最大纵向位移呈递减趋势，而边拱顶相对拱脚的最大纵向位移基本不受剪切波速的影响。     

钢筋混凝土框架结构全过程pushover分析

以往采用杆系模型对钢筋混凝土结构进行pushover分析时，杆端塑性铰所采用的力一变形关系模型中特征参数的计算是基于杆件的原始尺寸，且对变形的极限值(如极限曲率)没有加以限制，这种本构模型并不能完整地体现构件的受力全过程。本文首先采用数值计算方法分析了钢筋混凝土压弯构件保护层混凝土剥落后强度的变化以及箍筋约束作用对其强度和延性的影响。在此基础上，以一个预应力混凝土框架结构为例进行了全过程pushover分析。算例分析结果表明，这种分析方法能够更合理地反映结构从加载到破坏的整个受力过程。     

多点激励下大跨度连续钢桁架柔性拱桥空间地震响应分析

基于多自由度空间结构体系地震响应分析的基本理论,利用ANSYS建立空间有限元模型,采用动力时程分析法分析某大跨度连续钢桁架柔性拱桥在一致和非一致激励作用不同地震工况下的空间地震响应。研究结果表明:非一致激励作用下,拱肋轴力、主桁弯矩峰值出现在拱脚和边墩附近;地震波组合输入较其单向输入拱脚轴力和面内弯矩最大分别可达1.28和8.32倍;非一致输入较一致激励作用拱脚轴力和面内弯矩分别可达2.5和8.4倍;地震波横向输入较纵向输入横向位移峰值比可达2.4倍,纵向输入较横向输入纵向位移峰值比可达2.6倍;结构的支座形式对结构构件地震响应结果也有一定影响;建议大跨度钢桁拱桥抗震设计应充分考虑地震波的空间和时间效应。     

大跨径拱桥被动减震控制的仿真分析

本文采用现代控制理论对设有耗能减震装置的拱桥结构进行被动减震控制仿真分析,给出了大跨度拱桥在多点激励下的运动微分方程,将拱桥简化成平面杆系模型,给出减震结构的状态方程,然后基于SIMULINK环境下对设有粘滞阻尼器的拱桥减震结构进行动态仿真分析,并考虑了行波效应对减震效果的影响。该方法较之传统的分析方法更简便、有效,分析结果表明设置了耗能器的拱桥结构地震反应有明显的降低。     

钢筋混凝土框架中节点受剪性能计算的改进拉压杆模型

梁柱节点是框架结构中承受和传递荷载的关键部位。框架节点抗震性能试验研究表明,高剪应力的作用下,节点核心区通常产生显著的非弹性剪切变形。采用数值模拟研究钢筋混凝土梁柱节点抗剪性能时,正确地计算节点核心区剪应力-剪应变关系是有限元分析成功实施的关键。基于梁柱节点抗震性能试验中节点核心区的受力变形特征,提出了基于变形的改进拉压杆模型,推导了节点剪应力-剪应变(■-γ)关系曲线的计算方法。以多组梁柱节点低周反复加载试验结果为依据,对比分析斜压杆模型与基于变形的改进拉压杆模型的计算结果,校核了基于变形的改进拉压杆模型计算准确性和适用性。结果表明：与斜压杆模型相比,基于变形的改进拉压杆模型能有效预测钢筋混凝土框架中间层中节点的■-γ骨架曲线,能较准确地计算节点峰值剪应力。     

康富钢管混凝土拱桥振动特性分析

康富桥是一座异型钢管混凝土拱桥，该桥内拱外倾、外拱内倾，组合拱肋与系杆、横梁组成空间结构体系。该桥型较少见，为了了解该桥型的动力性能，需要对桥梁进行空间振动特性分析。采用ANSYS软件建立该桥梁空间有限元计算模型，计算得到桥梁前15阶振动周期和振型。计算结果表明：该种桥型横向刚度较竖向刚度弱，桥梁低阶以拱肋横向振动为主。本文计算结果已为桥梁设计提供参考。     

大跨径钢管混凝土拱桥减震控制装置参数的研究

大跨度桥梁结构的减震控制研究对于桥梁结构的抗震安全具有重要意义。本文以主跨368m的茅草街大桥为研究对象,基于ANSYS建立了该桥的三维有限元模型,并采用子空间迭代法分析了该桥的动力特性。在此基础上进行了大跨度钢管混凝土拱桥的地震响应及减震控制研究,重点进行了弹性连接装置和粘滞阻尼器减震效果的参数敏感性分析,并对比分析了不同位置布设减震装置时的效果。结果表明,纵飘振型对该桥肋纵向相对位移的贡献最大;弹性连接装置和阻尼器均能有效减小地震作用下该桥的肋梁纵向相对位移;综合考虑各关键部位的地震响应时,同时采用两类减震装置并将其分散布置时的减震效果最佳。结论可供大跨度中承式钢管混凝土系杆拱桥的抗震设计参考。     

大跨度钢筋混凝土拱桥地震行波效应分析

为研究行波效应对大跨度钢筋混凝土拱桥地震响应的影响,以绵竹市金花大桥为工程实例,结合该桥实际震害。基于SAP2000建立金花大桥结构模型,采用汶川地震动分析了行波效应对金花大桥非线性地震响应的影响。结果表明:行波效应对金花大桥地震响应影响较大,特别是对拱肋拱脚截面和拱上短立柱影响显著,其计算结果与实际震害一致,对同类型桥梁的抗震评估提供了有益的参考。     

大跨度拱桥地震动输入模式研究

地震动输入是大跨度桥梁地震反应分析的重要一环。从明确大跨度拱桥的临界跨度入手,探讨了大跨度拱桥地震动输入模式中的行波效应、三向输入及其地震动选取问题。基于某大跨度钢管混凝土拱桥,建立了有限元分析模型,考查了行波效应及三向地震动输入对拱关键截面内力、减隔震支座位移及粘滞阻尼器冲程的影响。结果表明:给出的大跨度拱桥临界跨度确定方法合理,行波效应对拱顶轴力有重要影响,不考虑三向地震动同时作用会明显低估大跨度拱桥的地震反应。确定大跨度拱桥地震动输入模式时需考虑行波效应与三向地震动同时输入。     

堆芯燃料组件抗震计算关键参数的敏感性分析

堆芯燃料组件作为核电厂反应堆中的抗震Ⅰ类部件，其在地震作用下是否会发生显著变形或破坏，将关系到整个燃料组件的完整性和反应堆的安全性。针对堆芯燃料组件的结构特性，结合堆芯燃料组件抗震性能评价准则中的具体评价要求，研究构建堆芯燃料组件抗震分析计算模型的简化方法。在此基础上，结合组件简化模型中的四类抗震计算关键参数，进一步分析各关键参数对单组件简化模型动力学特性和多组件堆芯模型抗震分析计算的影响，从而更加准确的把握各关键参数对组件抗震计算的影响程度，为相关设计和核安全审评提供参考。     

基于损伤分析的旧曲线梁桥抗震性能评估

曲线桥梁在役期间可能面临地震灾害,导致结构损坏甚至坍塌,为了评估在役桥梁的抗震性能,提出基于损伤分析的曲线梁桥抗震性能评估方法。建立旧曲线梁桥有限元模型,基于损伤分析的原理,提出适合曲线梁桥地震响应特性的构件损伤模型,在全桥有限元模型中输入不同类型地震动,计算各构件的损伤指数,并结合旧桥检算系数,由各构件损伤指数综合得到桥梁的整体损伤指数。结果表明:不同地震动下主梁会发生碰撞破坏,桥梁两端的支座容易发生移位,桥墩沿横桥向或顺桥向均会产生位移;不同地震动对主梁、支座、桥墩等构件造成的损害程度有较大差异,各构件的地震响应会影响桥梁整体结构的抗震性能,其中桥墩对桥梁整体抗震性能的影响最大,桥墩位移超过极限值可能导致倒塌;主梁反复碰撞会加剧桥梁的破坏程度,桥梁两端支座在地震作用下更容易发生损坏。     

钢管混凝土结构的弹塑性时程分析

利用杆系模型理论，对高层钢管混凝土结构简化模型进行非线性弹塑性时程分析，计算结果表明，本文计算模型合理，在8度罕遇地震作用下，该结构没有产生不可逆性破坏，说明该结构具有良好的抗震性能。