双向地震作用下互通式斜交桥梁地震响应及碰撞效应分析

斜交桥梁由于其不规则的结构形式使其受力规律与规则桥梁相比具有特殊性和复杂性,在地震作用下梁体的平动与转动存在弯扭耦合效应,导致结构动力响应分析复杂。针对斜交桥梁的结构特点,建立包含桩土相互作用的三维有限元模型,在考虑水平双向地震作用下,采用反应谱法及时程分析法对京包高速公路某互通式斜交桥梁进行地震反应分析。结果表明:互通式简支斜交桥梁的地震响应受地震动输入方向的影响较大,在考虑碰撞效应后,碰撞涉及结构部位的地震位移显著增加,地震内力也出现较大差异,即说明在斜交桥梁抗震设计时有必要适当考虑地震动输入方向和梁端与墩台及相邻梁端的碰撞效应。     

地震作用下简支梁桥非线性碰撞分析

采用能量原理建立了能考虑梁薄壁特性的桥梁上部结构梁段单元动力分析模型,利用非线性接触单元Kelvin碰撞模型,考虑非线性支座的滞回特性(采用W en模型),选择适合不同场地条件的地震波,以京港澳高速公路孟姜女河桥(3跨简支梁桥)为例,进行了桥梁结构纵向碰撞非线性地震响应分析。计算结果表明,随着地震波强度的增加,桥梁上部结构碰撞次数明显增加,结构响应峰值均有所增大;跨间碰撞发生对地震响应值影响较大;伸缩缝间距大小及各跨长度比变化对跨间碰撞效应影响很大;结构碰撞响应对输入地震波具有较强的频谱敏感性;桥梁碰撞计算时桥台铅芯橡胶支座不能简单按简支约束处理。所得结论可供桥梁抗震设计参考。     

考虑支座滑移及挡块破坏的中小跨径梁桥地震易损性研究

从板式橡胶支座及混凝土挡块抗震设计角度,以一座典型的3跨预应力混凝土连续梁桥为例,结合概率地震需求分析及桥墩、支座等抗震关键构件极限破坏状态,建立不同支座及挡块分析模型的中小跨径梁桥地震易损性曲线,研究考虑支座滑移效应及挡块破坏的中小跨径梁桥的易损性特征。研究结果表明：不考虑橡胶支座的滑移效应及混凝土挡块破坏,桥墩地震破坏概率明显增大,且会低估支座破坏概率;桥梁系统易损性受支座破坏状态的影响显著,需设置合理的限位装置;在中小跨径梁桥地震易损性分析中,考虑支座的滑移效应及混凝土挡块的破坏十分必要。     

考虑双向碰撞效应的连续斜交桥地震响应研究

为研究双向碰撞效应对连续斜交桥地震响应的影响,采用Kelvin-Voigt模型模拟桥台伸缩缝处的纵向碰撞现象,采用简化滞回模型模拟挡块与主梁的横向碰撞过程,针对某三跨连续斜交桥进行参数对比研究。研究表明,双向碰撞对主梁横向位移的影响远比纵向位移大,其中桥台间隙对主梁平面转角的影响最大,且平面转角随桥台间隙的增大而减小;横向碰撞对墩柱曲率变形的影响远比纵向碰撞大,其中挡块强度的影响特别大,当挡块强度由0%增至50%时,墩柱纵、横向曲率均值分别增大13.43倍、7.21倍。随着斜交角的增大,梁端纵向位移不断增大,横向位移和平面转角则先增后减;墩底纵向曲率不断增大,横向曲率经历先增后减\,再增的过程;纵向碰撞效应先减弱后增强,而横向碰撞效应则先增强后减弱。由于横向碰撞对墩柱的影响远大于纵向碰撞,因此在斜交角为15°～45°时,宜设法降低横向碰撞效应。     

多维地震输入下曲线匝道桥梁伸缩缝碰撞响应

针对曲线匝道桥梁伸缩缝地震碰撞破坏现象,依托某市多层互通式立交体系中一座独立、单支、多联、曲线、箱梁匝道桥,用Kelvin接触单元模拟了伸缩缝处地震和碰撞效应,建立了全桥空间动力分析模型。利用非线性时程分析法,分别输入单维(X方向、Y方向)和多维共8种地震动工况,分析了曲线匝道桥梁伸缩缝的地震碰撞响应差异。结果表明:曲线匝道桥梁由于曲率的影响,不同方向地震动响应存在耦合效应,其伸缩缝碰撞响应的最不利值应考虑多维地震输入工况,并用碰撞力和碰撞位移双指标控制伸缩缝的地震碰撞响应。     

地震作用下大型渡槽结构纵向碰撞非线性分析

本文依据建立的渡槽薄壁结构动力分析模型,利用非线性接触单元Kelvin碰撞模型,开展了渡槽结构纵向碰撞非线性地震响应分析。选择适合不同场地条件和不同峰值调幅的地震动输入,计算分析了南水北调某渡槽结构纵向碰撞地震响应。分析计算结果说明,伸缩缝间距大小对跨间碰撞效应影响很大;同时结构碰撞响应对输入地震动具有较强的频谱敏感性;经比较渡槽结构考虑碰撞与不考虑碰撞效应的地震反应,结果显示两者存在明显差异,说明开展大型渡槽结构非线性碰撞地震响应分析是很有必要的。     

桥梁结构碰撞的理论模型及影响因素研究进展

地震作用下,桥梁上部结构之间由于发生碰撞从而导致破坏的情况越来越多。简述了桥梁上部结构之间地震作用碰撞的理论模拟方法:主要有恢复系数法、拉格朗日乘子法、接触单元法三种。其中接触单元法又包括线性弹簧模型、Kelvin模型、等效Kelvin模型、改进的Kelvin模型、Hertz模型、Hertz-damp模型、三维接触-摩擦模型及非线性粘弹性模型。通过理论分析对比各种碰撞模型的优缺点、适用范围等,并且总结了影响碰撞的因素。     

地震动空间效应对大跨度桥梁非线性地震响应的影响

由于大跨度桥梁的桥墩间距离较大,其地震响应分析应考虑地震动输入的空间效应。本文建立了多点激励下大跨度桥梁地震响应分析方法,采用损伤塑性本构模型模拟混凝土材料特性,考虑地震动空间效应对大跨度连续刚构桥进行非线性地震响应分析,从而分析地震动空间效应对大跨度桥梁地震响应的影响。研究表明:考虑行波激励或多点激励时桥梁地震响应较一致激励而言有所差异,考虑地震动空间效应时可能会夸大或减小桥梁结构的动力响应;多点激励时桥梁地震响应会随视波速的改变而变化。由此得出结论,对于大跨度桥梁地震响应分析应合理的考虑地震动空间效应。     

大跨度桥梁结构多级地震响应研究

大跨度桥梁结构在地震发生时其支承点受到的地震动激励均不相同,使得在多级地震中其桥梁结构对于地震的响应程度也不同。通过分析多级地震作用下,水中结构的运动引起桥梁墩部周围水体辐射波浪运动对桥梁结构的影响,分析大跨度桥梁墩-水耦合边界。基于反应谱理论,计算大跨度桥梁结构承受的地震力最大值,得出多级地震响应曲线,以分析其多级地震响应;并以某地六跨桥为例,以多级地震下桥梁的位移、剪力、弯矩等响应时程为指标进行分析,得出有效结论。     

SSI效应对大跨高墩桥梁弹塑性地震响应的影响

基于大型有限元分析软件ANSYS,根据大跨高墩桥梁的结构特点,利用水平和转动弹簧单元建立了考虑土结相互作用的大跨高墩桥梁的有限元计算分析模型,并结合现行的《铁路工程抗震规范》,合理地选取强震记录作为地震动输入,进行了大跨高墩桥梁的弹塑性地震响应分析。分析结果表明:较软的土质条件会导致大跨高墩桥梁弹塑性地震响应的增大;地基系数的比例系数则是影响数值计算结果增大的重要因素;土结构相互作用并没有改变地震动峰值加速度PGA对超高桥墩弹塑性地震响应的影响。研究结果可为大跨超高桥墩的抗震设计和验算提供参考。     

公民科学素质视角下的防震减灾科普研究——以日本和美国为例

防震减灾科普教育是提升公民防震减灾科学素质的重要途经。日本和美国是在防震减灾科普教育方面走在世界前列的国家。本文通过研究日本和美国关于公民防震减灾科学素质建设文献资料,分类归纳日本和美国公民防震减灾科学素质建设的历史背景、发展特点及主要路径,由此对我国公民防震减灾科学素质建设提出思考和建议。     

汕头礐石大桥地震反应台阵建设简介

虽然大跨度斜拉桥正在被越来越多地采用,但其抗震理论和动力分析方法都尚处在探索之中．有待进一步验证和改进。汕头礐石大桥地震反应台阵的建成,为获取这类结构的地震反应数据．开展相应的研究提供了保证。从桥址的地震地质背景、台阵测点布设与设备安装、台阵的技术系统等方面的对地震反应台阵作了介绍。     

高墩抗震梁桥单墩模型地震时程响应分析

直接基于经典的欧拉梁理论,推导针对规则高墩梁桥单墩模型弹性阶段地震时程响应的半解析计算步骤,考虑梁墩铰接的形式,在墩底引入等效基础弹簧变形协调条件,解析的获得各阶实模态和频率方程,用牛顿法搜索各阶频率．应用振型叠加法求解体系的地震时程响应。最后应用该方法对一高墩梁桥单墩模型的地震响应进行分析,与离散模型的有限元时程积分的结果比较表明了方法的有效性。     

基础提离及桥墩弹塑性对结构地震反应影响的研究

浅平基桥墩在承受强震作用时其基础与地基之间会发生提离,地基土会进入塑性状态。同时,当结构遭遇设防烈度地震或罕遇地震时,结构往往处于非线性状态,这都会导致桥梁的严重破坏。本文以兰州小西湖黄河大桥为工程背景,采用场地超越概率为10%人工地震波,研究了在弹塑性Winkler地基上同时考虑桥墩塑性时的结构地震反应。通过非线性时程反应分析得到:考虑地基和桥墩的非线性使得桥墩墩顶的位移增大,墩底弯矩减小,这对保护桥墩是有利的;同时得到,小西湖黄河大桥当遭遇罕遇地震(大震)时桥墩已进入屈服,但其屈服曲率不到破坏曲率的1/2,该桥能够满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设计目标。     

基于场地效应的悬索桥随机地震响应分析

因大跨径悬索桥梁具有较大的跨越尺度,同时墩柱基础所处场地条件也存在差异,所以对其进行地震响应分析时需考虑局部场地效应。为了正确分析场地效应对大跨度桥梁的地震响应,以某悬索桥为研究背景,采用MIDAS/CIVIL有限元软件,建立该悬索桥的有限元模型,在考虑地震动的局部场地效应情况下列举9种不同的计算工况,对大跨度悬索桥进行时程分析,通过控制一个塔墩处场地类别,改变另一个塔墩处的场地类别来分析场地效应对桥梁跨中位移和弯矩的影响。研究结果显示:场地效应对悬索桥的跨中位移和弯矩存在一定影响,不同的场地条件对桥梁同一位置的破坏程度不同。     

动水压力作用下深水桥墩非线性地震响应分析

为研究动水压力作用对深水桥墩地震响应的影响,本文分别采用Morison方程和辐射波浪理论建立了动水压力计算方法,分析了动水压力作用对桥墩地震响应的影响;同时分析了考虑材料非线性时动水压力作用对桥墩地震响应的影响。研究表明:动水压力作用增大了桥墩的地震响应,其影响随着相对水深的增加而增强;考虑材料非线性时动水压力对桥墩地震响应的影响,相对线性材料而言有所变化。     

皮带通廊桥架地震反应分析

在综合分析国内外有关皮带通廊结构设计理论研究的基础上,结合工程实例用SAP2000对皮带通廊桥架进行数值模拟,并用有限元方法对皮带通廊桥架结构的动力特性进行模态分析。在模态分析的基础上,还对桥架结构进行反应谱分析,即同时考虑结构水平及竖向地震作用的影响,按照规范将结构的自重与水平和竖向地震作用进行4种工况分析,得出结构在各种工况下的地震反应。最后提出皮带通廊桥架结构抗震设计的合理化建议,研究成果具有一定的理论意义和工程使用价值。