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。     

行波激励下大跨度连续刚构桥的地震反应分析

地晨输入问题一直是工程结构抗震研究所关注的焦点。大跨度桥梁结构各地面支承距离较大、延伸较长，进行地震反应分析时应考虑地震波有限波速传播所引起的行波效应。本文基于行波激励下大跨度桥梁地震反应分析的方法，对某一大跨度的四跨预应力混凝土连续刚构桥进行了行波激励下地震反应的数值模拟，并与一致地震激励下的计算结果进行了比较，对该四跨预应力混凝土连续刚构桥的工程建设具有直接的指导意义。     

大跨度空间网格结构在地震行波作用下的响应

本文对地震行波三向正交分量分别独立作用和联合作用下的大跨度空间网格结构的地震响应（包括结构控制点的位移，杆件内力，柱底弯矩等）进行了数值分析，结果表明，与一致地震振动相比，地震动的行波效应可使大跨度空间网格结构的控制点位移增大21%，柱脚弯矩增大79%，杆件内力增大100%，因此，在大跨度空间结构的抗震分析中必须进行详细的抗震分析。     

行波效应对大跨度空间结构随机地震响应的影响

深入研究了行波效应对大跨度空间结构随机地震响应的影响,进一步完善了大跨度空间结构随机地震响应分析理论。推导了双支座、单自由度体系地震响应功率谱密度函数的解析表达式,研究了不同频率体系的响应峰值随地面视波速的变化规律,分析了多支撑点、多自由度体系的地震响应功率谱矩阵的特点,发现多自由度体系地震响应随地面视波速的变化规律与单自由度体系相似。数值模拟了某体育馆网壳结构在不同地面视波速情况下的随机地震响应,结果表明,考虑地震动行波效应后,结构地震响应随地面视波速的变化而显著变化,当视波速较低时其变化规律很复杂;且支撑点附近、受拟静力位移影响较大的部分杆件的地震响应明显增大,远离支撑点处、受拟静力位移影响较小的部分杆件的地震响应稍有减小。由此得出结论,对于大跨度空间结构的随机地震响应分析,必须考虑地震动的行波效应,尤其当受拟静力位移影响较大的部分杆件对结构抗震设计起控制作用时;且应对可能出现的地面视波速进行全面分析,作为结构抗震设计依据。     

大跨度张弦梁结构的地震响应分析

本文分析了预张力的大小、撑杆的数目、地震的行波效应和结构约束条件对大跨度张弦梁结构地震响应的影响。结果表明：结构的初始地震响应随着索内预张力的增大而增大，然后逐渐趋于接近，与预张力大小无关；撑杆的数目和位置对结构的地震响应影响很小；与地震波的一致输入相比，考虑行波效应的索应力响应峰值增大62．9％，竖向位移响应峰值增大36．2％；张弦梁结构的地震响应对支座约束条件很敏感，约束条件改变，地震响应改变很大。     

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。     

基于纤维模型的高墩连续刚构桥地震行波效应分析

本文基于在MSC.Marc中加入纤维模型编制的THUFIBER程序的基础上,分别采用纤维模型和三维实体单元模型模拟桥墩和上部结构,建立高墩大跨连续刚构桥有限元模型。同时,采用2008年汶川地震波,分析了行波效应对四川某高墩大跨连续刚构桥非线性地震反应的影响。结果表明：行波效应对高墩桥的墩顶位移和墩底剪力影响较大,墩顶位移减小了20%—50%;而墩底剪力增大了20%—30%。     

复杂地震激励下隔震结构地震响应研究进展

隔震技术作为当前最有效的结构减震控制技术之一,在世界各国高烈度地区广泛建造。随着隔震技术的大范围推广,建造工况更为复杂的隔震工程随之不断涌现。系统深入研究复杂地震激励下隔震结构地震响应,是隔震工程长期安全服役的重要保障,也是隔震技术能够不断完善和推广的坚实基础。本文从复杂地震激励涵盖的多维地震、近场和近断层地震、行波效应以及土与结构相互作用四个主要方面入手,依据国内外相关文献开展综述,探讨了复杂地震激励下隔震结构研究存在的问题,并对此进行展望。     

多维地震激励作用下大跨度钢管混凝土提篮拱桥的随机响应

以某大跨度钢管混凝土提篮拱桥为例,分别研究了大跨度钢管混凝土提篮拱桥的自振特性及其在纵向激励、纵 竖向激励、纵 横向激励、纵 竖 横向激励作用下的地震响应特性。结果表明,横向激励对提篮拱桥地震响应特性有较大影响,对于多维激励情况,提篮拱桥的抗震性能并不优于平行拱,并进一步分析了原因。     

侧向连续开孔地铁车站结构的三维地震响应研究

为了合理开发、利用地下空间资源,目前国内出现了一种新型的地铁车站结构形式:侧向连续开孔的地铁车站结构.因为车站边墙的开孔会削弱结构的整体抗震性能,所以有必要研究该结构形式的抗震能力.对侧向连续开孔的地铁车站结构建立了三维计算模型,通过研究其三维地震响应规律,确定了结构的薄弱部位,得到了地震荷载引起的结构内力的增幅.该研究成果可为今后此类地铁车站结构的抗震设计提供参考.     

行波效应对铁路大跨长联连续刚构桥地震反应的影响

介绍了多点激励下结构运动方程的求解方法。以某大跨度铁路连续刚构桥为工程背景,用有限元软件MIDAS建立了结构有限元模型,选取地震波波速为主要参数,对某铁路大跨长联连续刚构桥进行了考虑行波效应的时程反应分析,并与一致激励下的结果进行了对比。结果表明:考虑行波效应后,跨中截面的弯矩增大,而墩底截面的弯矩减小。在梁部结构的抗震设计中应考虑行波效应的影响。     

Topographic effects on seismic response of long-span rigid-frame bridge under SV seismic wave

Seismic ground motions of two neighboring mountains and the free surface between them are calculated under the SV seismic waves with three different incident angles. The results are then taken as the inputs of multi-point seismic excitations for the foundation of a long-span bridge built over the valley in the analysis considering the integrated influence of traveling wave and topography. On the basis of a dynamic analytical method, a finite element model is created for the seismic responses of a four-span rigid-frame bridge of 440 m. The pier-top displacement and the pier-bottom internal force of the bridge are calculated. Then the results are compared with those considering traveling-wave effect only. The conclusions can serve as a seismic design reference for the structures located on the complex mountain topography.     

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。     

独塔刚构体系斜拉桥地震反应分析

基于非线性有限元理论,以某独塔双索面刚构体系斜拉桥为例建立了动力空间有限元模型,对该桥的动力特性进行了研究。在此基础上通过三角级数拟合规范反应谱的方法,合成了适用于结构分析的人造地震波,并以此和两条实际地震记录作为输入地震动,应用时程分析法对比分析了一致激励和行波激励下的结构地震反应。研究结果表明,在考虑纵向+竖向组合作用时,独塔双索面斜拉桥的内力和位移反应比纵向分量单独作用时更为显著;行波效应可以明显减小结构的位移反应,对结构抗震来讲是有利的。以上结论将为此类桥梁的设计和发展提供一定的理论依据。     

渡口河大桥地震响应分析

渡口河大桥为在建宜万线上的一座高墩大跨度连续刚构桥,为了研究其地震响应特性,分别按桩土连续梁模式、桩土空间刚架模式来模拟桩土共同作用,建立了相应的空间有限元模型,采用数值模拟方法合成了桥址处地震动时程。研究比较了这两种模型和不考虑桩土作用模型按反应谱输入方式下结构的地震响应,并对地震竖向分量的影响、不同波速的行波效应进行了探讨。通过分析计算,得出了一些对实际工程有意义的结论。     

大跨度钢管混凝土拱桥在多维多点地震激励作用下的平稳随机响应

采用虚拟激励法计算了大跨度钢管混凝土拱桥在纵向、竖向、横向、三维多点激励作用下的均方响应,在此基础上探讨了各方向激励及三维激励的多点输入效应对钢管混凝土拱桥地震响应特性的影响。结果表明纵向和竖向激励的多点输入效应对结构响应有明显影响,而横向激励的多点输入效应可忽略。     

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。     

长联大跨摩擦摆支座隔震连续梁桥多维地震反应分析

结合长联大跨连续梁桥的特点,以1座(65+123+156+123+10×90+55)m长联大跨摩擦摆支座隔震连续梁桥为背景,建立了全桥三维有限元模型,运用非线性时程分析法,分析了地震动输入模式、地震动强度、摩擦摆支座参数对该桥内力、位移和能量响应的影响。研究结果表明:(1)长联大跨连续梁桥布置摩擦摆支座,可有效延滞固定墩顶有效主梁质量效应,实现全桥协同抗震。大部分地震能量可通过支座滞回耗能散耗,大幅降低了该桥固定墩地震能量耗散需求。(2)长联大跨连续梁桥减隔震设计中,建议采用水平单向+竖向地震组合进行内力设计,采用三向地震组合进行位移设计。(3)强震作用下,支座摩擦因数取0.029~0.034时该桥隔震性能最优。