曲线箱梁桥地震反应的频域精细传递矩阵法

本文将高精度的精细积分法和力学概念清晰的传递矩阵法结合起来,以微分方程和矩阵分析理论为基础,提出了一种新的精细传递矩阵形式,在频域内对曲线箱梁桥地震反应进行分析. 与传统的传递矩阵法相比,无需对微分方程进行求解,只需按照迭代公式进行计算,就可以得到所需要的传递矩阵.这种方法公式简单,理论上可实现任意精度要求,而且计算效率较高.能够快速、高精度地进行曲线梁桥的地震反应分析.算例显示了精细传递矩阵法的有效性..     

基于序列最优控制算法的隔震曲线梁桥非线性振动控制研究

强震作用下隔震曲线梁桥会产生较大的弹塑性变形,需要采取一定的控制措施以保证其安全性。采用经典的Bouc-Wen模型,建立考虑上部结构偏心的隔震曲线梁桥的非线性动力方程,求解罕遇地震作用下结构的动力响应。针对隔震曲线梁桥罕遇地震作用下产生的较大弹塑性变形,建立隔震曲线梁桥的非线性振动控制方程,将该方程等效线性化后采用序列最优控制算法(SOC)和经典线性最优控制(COC)对桥梁进行振动控制研究。结果表明：在罕遇地震下,隔震曲线梁桥的下部结构与隔震层都已屈服进入塑性阶段,且有少量的残余位移产生;序列最优控制算法和经典线性最优控制都能有效地减小隔震曲线梁桥弹塑性状态下的平动位移与残余位移,并有效抑制曲线桥的扭转效应,其中序列最优控制算法较经典最优控制更能显著削减隔震曲线梁桥的峰值响应。     

不同地震激励方向下隔震曲线梁桥易损性分析

为进一步评估隔震曲线梁桥在地震激励下的抗震性能,从地震易损性角度出发并兼顾考虑地震激励方向对其易损性的影响。利用APDL建立采用板式橡胶支座的隔震曲线梁桥有限元模型,从PEER中选取同一地震事件中的近断层地震动,按规范规定比例输入水平双向地震动进行非线性动力时程分析,结合地震响应与损伤指标计算得到各构件地震易损性曲线;考虑地震激励方向的变化,通过MATLAB编程绘制得到桥梁结构构件(桥墩与支座)以及整体系统的地震易损性曲面,分析探讨地震激励方向对隔震曲线梁桥易损性的影响。结果表明：不同极限状态下各桥墩切向损伤条件概率明显大于其径向,各支座的切向与径向易损性相差不大,但仍是各支座的切向易损性略大于径向易损性;桥梁各构件(桥墩与支座)切向易损性对地震激励方向均表现出很强依赖性,而径向易损性对其的依赖性相对较弱,且伴随损伤等级的提高,构件易损性对地震激励方向更加敏感;桥梁整体系统易损性对地震激励方向的变化不太敏感,且因各构件响应之间的相关性较高,其系统易损性更接近于易损性最大的构件——易损性下限;当进行隔震曲线梁桥抗震性能评估时,应考虑不同地震激励方向对其地震易损性的影响,从而使得易损性分析...     

地震作用下曲线梁桥结构响应及敏感性分析

为研究不同设计参数对曲线梁桥地震响应的影响以指导结构抗震设计,对不同支承约束曲线梁桥地震响应及地震需求敏感性进行分析。采用增量动力分析（IDA）方法对比分析了不同支承约束曲线梁桥的结构地震响应变化趋势;采用Tornado图形法对不同结构参数影响程度进行了排序,找出了对结构地震需求影响显著的参数。结果表明:采用板式橡胶支座桥梁因支座易发生滑移而导致上部结构位移较大,但降低了下部结构响应,设置固定墩后,下部结构损伤显著增加;对于采用板式橡胶支座和铅芯橡胶支座的曲线梁桥,墩高及跨径对墩底曲率需求影响较大,而对于固定墩为墩梁固结形式和采用盆式橡胶支座的曲线梁桥,跨径及跨数对墩底曲率需求影响较大;对于采用不同支承约束的曲线梁桥,墩高和曲率半径对桥台位移需求影响较大,仅次于地震动参数PGA。     

小半径匝道曲线梁桥地震响应分析

针对小半径匝道曲线梁桥的桥窄、墩矮、弯扭耦合严重、地震危害明显等特点,结合某城市一座3跨连续小半径匝道曲线梁桥的工程实例,比较了单梁模型、梁格模型和实体模型在模拟小半径曲线梁桥时的精度。基于线性时程分析方法,分析了地震波输入方式、墩梁约束形式、宽度和跨径的改变对小半径匝道曲线梁桥地震响应的影响。结果表明:梁格模型较为适合于模拟小半径匝道曲线梁桥;地震波输入方式、约束形式以及宽跨的改变对小半径匝道曲线梁桥的地震响应有较大影响。     

多点输入下大跨结构地震反应的频域精细传递矩阵法

地震输入问题一直是工程结构抗震研究所关注的焦点.在对大跨度结构进行抗震设计时,需要考虑多点地震输入的影响已成为国内外学术界和工程界的共识.本文根据傅氏变换,运用精细传递矩阵法推导出了大跨结构在多点地震输入下的频域精细传递矩阵,并在频域内对大跨度结构进行了动力分析.这种方法公式简单,能够快速、高精度地进行结构的地震反应分析.算例显示了本文方法的有效性.     

多维地震激励下曲线梁桥简化模型及最不利输入方向研究

曲线梁桥只有在某一特定方向输入地震动时,结构某点或某截面的内力(或应力)才能达到最大值,需要沿多个可能方向输入计算才能确定地震动最不利输入方向。根据隔震曲线梁桥受力特点,将桥梁上部结构和桥墩简化均具有两个水平自由度和一个围绕质量中心轴扭转自由度的堆积质量模型,建立双质点六自由度简化分析模型,通过求解曲线梁桥的动力学方程研究结构的动力特性和地震动行为。算例表明,双质点模型计算结果与传统的有限元模型基本一致,且计算方法简单,可以考虑各种敏感因素的影响,借助编程更适合提出规律性的设计方法。进而在双质点模型基础上应用MATLAB编程探讨多维地震作用下曲线梁桥地震波最不利输入方向的问题,针对不同参数的隔震曲线梁桥,改变相关参数后只需运行一次就可以实现最不利输入角度的确定,可为有限元法最不利地震波输入方向的确定提供参考,并大大减少多个方向输入试算的工作量。     

多次开挖条件下边坡变形的时间效应分析

边坡开挖是工程建设中常见的问题。边坡开挖是瞬时卸荷过程,边坡的变形具有复杂的特性。文中进行了边坡开挖的离心模型试验,研究了在不同开挖尺寸下边坡变形的时间效应。试验结果表明:开挖后边坡内没有明显的位移出现的传递过程;竖直方向上边坡位移最大值出现在边坡中上部。选取坡顶点位移时程曲线进行分析,可以通过时程曲线的发展趋势对边坡的变形和稳定性进行预测。     

曲线箱梁桥的动力特性参数分析

结合某城市一座立交工程匝道高架曲线箱梁桥的工程实例,采用大型有限元分析程序ANSYS,选取空间梁单元建立动力计算模型,研究了在跨度相同的条件下,曲率半径与角度比值对曲线梁桥动力特性和地震反应的影响.分析结果表明:曲率半径与角度比值是影响动力特性的一个重要参数.且对曲线梁桥的切向刚度、径向刚度和地震反应有较大的影响.     

隔震曲线梁桥不同等级地震的振动特性模拟分析

曲线桥梁抗震特性模拟分析对于曲线桥梁隔震、减震有着重要意义。基于隔震曲线桥梁设计过程中的特点,通过非线性水平弹簧单元对铅芯橡胶支座双向非线性的能力进行模拟,根据SAP2000科学选择强震观测地震波,并考量曲线桥梁本身存在的特性对桥梁振动特性产生的影响,针对隔震曲线桥梁在不同等级地震下振动特征进行模拟分析,其中,通过隔震曲线桥梁铅芯橡胶支座模型的构建和梁桥不同等级地震计算模型、输入地震波与传感器量测等步骤得到的模拟结果为:不同地震波与加速度峰值输入过程中,地震动较小下的支座水平刚度比较大,且结构相对稳定;地震幅值增大时,桥梁支座水平刚度减小,且支座的恢复力位移滞回变化曲线面积比较大,能够更多地将地震输入能量消散掉,减小能量不断向曲线桥梁上方传递的速度,可有效减轻地震反应,起到隔震的效果。     

伸缩缝刚度对大跨度悬索桥动力特性的影响

伸缩缝作为大跨度桥梁与引桥之间的重要连接构件,其抗推刚度及可能存在的变异性对主桥及引桥动力特性的影响不可忽略。本文建立了大跨度悬索桥及引桥的有限元模型,采用弹簧单元模拟加劲梁与引桥箱梁之间的伸缩缝,分析伸缩缝刚度对悬索桥及引桥自振特性及其地震响应的影响规律。分析结果表明:伸缩缝刚度对加劲梁的横弯振型、竖弯与纵飘耦合振型的频率有明显的影响;伸缩缝刚度的变化会导致加劲梁与引桥的振型相互耦合,同时这些振型的频率发生相应的突变,当伸缩缝刚度较大时,加劲梁两个竖弯与纵飘的耦合振型解耦成为独立的竖弯和纵飘振型;当引桥与悬索桥加劲梁的纵飘振型发生耦合时,在纵向和竖向地震作用下的悬索桥及引桥的地震响应达到最小。伸缩缝刚度对悬索桥动力特性影响的分析可为悬索桥的模态参数确认、损伤识别、抗震性能分析提供有价值的借鉴。     

考虑竖向地震作用的拱式廊桥的地震响应分析

本文以某大型商业拱式廊桥工程实例为依托,利用有限元软件分别建立了整桥模型和不考虑上部建筑结构的桥梁模型以及不考虑下部桥梁结构的建筑模型,并计算了各自的自振动力特性,在此基础上通过反应谱方法分析了同时考虑水平地震作用和竖向地震作用的廊桥主拱圈和上部建筑结构柱的地震响应以及不同模型计算结果的差异,以此研究桥梁结构与建筑结构的耦合作用,为廊桥的抗震设计或分析提供一定的参考依据。     

地铁车站与横跨桥梁耦联破坏数值模拟

以典型的两层三跨形式地铁车站为研究对象,采用非线性动力时程反应分析方法,对软土场地的地铁车站与上部交叉桥梁模型进行数值模拟分析,给出了一种潜在的地铁车站-桥梁耦联破坏模式,分析了地铁车站与上部桥梁的地震动力相互作用.数值模拟结果表明:桥梁对车站的地震响应影响较小,车站发生破坏主要取决于地震作用及其本身的强度;地铁车站发...     

A test method for analyzing the deformation of landslide model

In order to study the overall deformation of geotechnical model conveniently, the worksite of landslide bridge foundation reinforced by the front and rear row anti-slide piles in Chenglan railway was taken as an example. On the basis of shaking tabe test of a 1/40 reduced scale model, the landslide deformation caused by vibration waves was monitored through burying self-made phosphor bronze strips in soil. Combined with the horizontal and vertical coordinates of the bending strain points on the phosphor bronze strips, the digital matrix was converted by applying Renka Cline random matrix generation method, and the two-dimensional contour plots were drawn based on it. The results showed that the two-dimensional contour plots reflected the basic law of landslide deformation reasonably, and it revealed the evolution process of landslide deformation and failure. The research conclusions were consistent with the test phenomenon, which met the basic requirements of overall deformation analysis of landslide model. This proposed method can monitor multiple cross sections and was practical for model test.     

斜腿夹角对V形墩连续刚构桥地震响应的影响研究

为研究斜腿夹角对V形墩连续刚构桥地震响应的影响及合理斜腿夹角角度,以一座典型V形墩预应力混凝土连续刚构桥为研究对象,采用有限元分析方法研究了斜腿夹角θ对桥梁内力及位移的影响,得出了θ对结构地震响应的影响规律和变化曲线。研究结果表明:随着斜腿夹角的增加,在纵向地震力作用下,墩底纵向弯矩逐渐减小,墩顶和主梁墩顶支撑处纵向弯矩逐渐增大;在横向地震力作用下,跨中横向弯矩逐渐减小,墩底横向弯矩逐渐增大,墩顶横向弯矩基本不变;在竖向地震力作用下,墩底和墩顶竖向弯矩逐渐增大,主梁支撑处竖向弯矩逐渐减小;斜腿夹角对纵向或横向地震力作用下结构位移影响不大,对竖向地震力作用下的位移影响较大。在满足静力设计的前提下,当两斜腿夹角为90°时,结构地震响应相对较小,受力合理性最优。研究成果可为该类桥梁的抗震设计与斜腿夹角角度选取提供参考和依据。     

5跨连续中承式钢管混凝土拱桥抗震性能分析

钢管混凝土拱桥由于桥型优美在城市桥梁中得到广泛应用,对某正在设计的5跨连续巾承式钢管混凝土拱桥进行了动力特性和抗震性能分析,根据该桥的结构特点,建立了’该桥的空间有限元分析模型,计算桥梁的自振特性,基于反应谱方法计算了该桥在横向、纵向水平地震反应,计算结果表明：该桥拱肋的面外刚度相对较小,在桥梁振动中首先出现拱肋的面外振动;桥梁的竖向振动表现为拱肋与桥面的整体竖向振动,其基频明显比拱肋面外振动大;主拱肋的轴力由横桥向地震动控制,其他内力由纵桥向地震动控制;地震作用对弯矩的影响较大,故主拱的内力计算应考虑地震力的影响;在设计计算中除常规关键点应作为控制点外,内外拱连接处也应作为控制点。计算结果已为该桥的抗震设计提供了参考。     

非平稳地震激励下隔震曲线梁桥振动控制研究

曲线梁桥由于其平面不规则性导致结构在地震激励下产生弯扭耦合效应,使得隔震曲线梁桥的地震响应更加复杂。目前常用的控制方法是将隔震技术与附加减震装置相结合对曲线梁桥进行控制。本文将地震动考虑为一均匀调制非平稳随机过程,针对隔震曲线梁桥长周期、低频率的特点,选取Clough-Pension平稳地震动功率谱模型作为随机地震动输入模型,对无控(NON-C)、经典线性最优控制(COC)以及序列最优控制算法(SOC)三种状态下的曲线桥梁进行随机响应分析。通过建立曲线梁桥在随机地震动作用下的运动方程,求出减震控制结构的位移谱密度、加速度谱密度响应及时变方差。分析结果表明:序列最优控制算法(SOC)在使隔震层位移得到减小的同时,可以更有效地控制上部结构的地震响应,具有更好的控制效果。     

地壳运动全变率指标（NDR）系与地震事件

地壳运动全变率指标（ＮＤＲ）系由地表横向变形弯曲度Ｓ，垂向切变反差度τ和地壳运动总强度Ｍｔ组成，是一组定量表示地震危险性的动态地质标志。对华北地区１９６６～１９９６年５次地震（Ｍ＞６）震前地壳运动进行ＮＤＲ系计算，发现ＮＤＲ系异常特征与地震事件间存在密切关系。该法对地震预报、工程地震、评估地壳活动性及地球动力学研究等方面，具有广泛的应用前景     

近断层地震动对上承式拱桥动力响应的影响

为了揭示近断层地震作用下上承式钢筋混凝土拱桥的动力响应特点,以西南山区某上承式拱桥为背景,用OpenSEES平台建立了全桥非线性动力分析模型,探讨了近断层地震动的输入方式、脉冲效应和竖向地震动等三个关键因素对桥梁动力响应的影响规律。研究结果表明:地震输入方式对拱圈地震响应的影响较小,但对拱上立柱地震响应的影响很大,尤其是拱顶附近的短立柱,在抗震分析中,建议偏安全地采用三向地震输入方式;脉冲效应对拱桥地震响应的影响非常大,会导致拱圈、拱上立柱和桥面板地震响应大幅增加,桥面板残余平面转角甚至增大6倍以上;竖向地震动对拱圈轴力和面内弯矩、拱上立柱纵向弯矩和剪力的影响很大,拱顶处的面内弯矩放大倍数最大可达2.95,总体来说,采用规范所建议的方法考虑竖向地震是偏保守的。     

曲线桥地震响应分析

曲线桥是现代交通中的一种重要桥型。与直线桥相比,曲线桥的自由振动与地震响应有着其自身的特点。文中运用有限元法,对曲线桥与直线桥的自振特性与地震响应作了对比分析。分析结果表明,曲线桥的以扭转为主的自振频率比直线桥高。在地震作用下,曲线桥上部结构的内力与直线桥相差不大;曲线桥竖向支座反力比直线桥小;曲线桥水平支座剪力比直线桥大。因此,在对曲线桥进行抗震设计时,上部结构可按直线桥进行设计,但应该准确计算其水平支座反力,并采取适当的支座抗剪措施。