水深对跨库区桥梁地震响应的影响分析

随着我国西南地区梯级水电站的建设,跨库区桥梁抗震设计和地震安全性评价是桥梁抗震领域面临的重要问题。研究了一套考虑峡谷场地-库水-桥梁相互作用的跨库区桥梁地震响应分析方法,采用分区并行方法分析环境介质(含场地、库水)与桥梁的相互作用,库水、场地和水下结构采用广义饱和介质理论统一框架描述,通过集中质量显式有限元进行分析;水面以上结构采用隐式有限元进行分析;显式和隐式计算区之间通过设置一层显-隐式重叠单元实现分区耦合;无限域通过透射人工边界来模拟。以一跨峡谷连续刚构桥为例,在不同水深情况下,输入2条地震波,研究峡谷地形下水深对桥梁地震响应的影响。研究结果表明,库水总体上对桥梁有减震作用,随水深增加,桥梁整体反应减小,但局部反应有增大现象;随着水深增加,水体对桥墩的约束增加,使得其有效刚度增加,改变桥梁的刚度分布,引起桥梁内力的重分布;水体具有弱化地形效应的作用,随着水深增加,由峡谷地形和墩高差异引起的桥梁反应差异逐渐减小。     

曲率半径对城市曲线桥梁地震反应的影响

以某城市立交工程匝道桥为工程背景,采用MIDAS软件建立了全桥的有限元分析模型.采用反应谱方法研究了不同的曲率半径及地震激励方向对曲线桥梁地震反应的影响.结果表明:曲率半径对曲线桥梁前3阶自振频率影响比较明显;不同曲率半径及地震激励方向对曲线桥梁各墩地震反应的影响较大;应用0.～ 180.旋转激励法输入反应谱可以获得各个桥墩的最不利地震反应,且与《公路桥梁抗震设计细则》中规定的输入方法所得结果基本一致.     

剪力键对隔震桥梁地震反应的影响

减、隔震支座中增设剪力键,能提高桥梁的综合性能。为精确分析隔震桥梁的地震反应,建立了设置剪力键的减、隔震支座滞回模型,提出了剪力键的数值模拟方法。以某连续梁桥为背景,建立了全桥有限元分析模型,通过3种情况下桥梁地震反应分析结果的对比研究,验证了剪力键模拟方法的有效性。变化剪力键的水平承载力大小,分析了剪力键对减、隔震桥梁地震反应的影响。结果表明,剪力键对隔震桥梁的墩底弯矩有较大影响,隔震桥梁的地震反应分析时需考虑剪力键的影响。     

竖向地震动对滑动摩擦隔震桥梁结构地震反应的影响

利用接触摩擦单元建立了滑动摩擦隔震桥梁支座在竖向地震动作用下的有限元模型,通过算例讨论了竖向地震动对不同支座摩擦系数和不同刚度(墩径)滑动摩擦隔震桥梁地震反应的影响,初步探讨了竖向地震动的激励方向对分析结果的影响,分析结果表明,竖向地震动对滑动摩擦隔震桥梁结构的地震反应有较大的影响,在竖向地震动较为明显地区的滑动摩擦隔震桥梁结构设计时,应予以考虑。     

地震行波对跨河谷高墩大跨桥梁地震反应的影响

地震波行波效应会导致跨河谷高墩大跨桥梁各墩底基础处地震动到时产生差异,使桥梁结构地震反应变得更为复杂。通过构建高墩大跨桥梁结构模型,考虑墩高对称与非对称两种结构模型和不同频谱特性的地震动输入,采用大质量法开展了桥梁结构反应数值模拟,探讨了地震波斜入射的行波效应导致的桥梁各桥墩处输入地震动的时差对桥梁结构反应的影响。计算分析表明:①各桥墩处输入地震动的差异导致对称结构桥梁的反应出现极为不对称性,也加大了非对称结构桥梁的反应的复杂性;②桥梁结构反应内力改变且影响程度空间分布极为不均匀,高墩中间跨及高墩墩底受到影响较大;③随着地震波入射角度的加大,桥梁结构反应的改变程度总体呈增大趋势;④地震波入射角度对桥梁结构反应的影响特征与输入地震动的频谱特性密切相关。     

桥梁结构弹塑性地震反应分析新进展

介绍了地震反应分析理论和方法发展的基本概况,并对弹塑性地震反应分析中采用的纤维梁柱单元及国外新近出现的IDA方法进行了详细的说明。在此基础上,对能够有效解决弹塑性地震反应分析计算的OpenSEES软件系统做了介绍。     

水深对水下地基场地地震动影响的时域分析

利用地震波斜入射下水下地基场地地震动分析的一维化时域算法,推导了平面P波入射下,水下地基场地的位移、加速度和应力表达式,重点分析了水深变化对位移峰值、加速度峰值、剪应力峰值和孔隙水压力峰值沿土层深度的分布规律。数值结果表明:同一土层深度处,当水深不超过1倍的土厚时,竖向位移峰值随水深的增大而增大;当水深超过1倍的土厚时,竖向位移峰值随水深的增大而减小。水平位移峰值与水深的关系基本上与竖向位移峰值相反。同一水深下,竖向位移峰值沿土深不断减小,水平位移峰值呈先减小后增加的趋势。同一水深下,竖向加速度峰值沿土深是一个不断减小的过程,水平位移峰值是一个反复增大和减小的过程。在0.75倍的土厚到基岩的范围外,水深对剪应力峰值的影响均较小。孔隙水压力峰值沿土深的分布大致是先减小再增加最后减小。     

多年冻土区桥梁的地震反应

首先研究了冻土区桥梁的抗震计算方法,对波动法和惯性力法的计算结果进行厂对比分析。对比结果表明惯性力法的计算结果偏大,但当基岩的剪切波速很大时,两种方法的结果接近。然后,采用波动法对季节性冻土区和多年冻土区桥梁结构进行了地震反应分析,研究了冻土层的变化对桥梁结构地震反应的影响,得到了不同冻土厚度、不同墩高时桥墩地震内力分布的规律。计算结果表明,冻土层的存在对桥梁的地震反应具有显著影响,桥墩的地震反应在冬夏两季具有显著区别。     

桥梁非线性地震反应分析若干问题研究现状

评述了钢筋混凝土桥墩非线性地震反应分析模型与损伤评估、桩－土－桥梁结构动力相互作用试验与理论研究和伸缩缝处的碰撞效应等问题的研究现状，指出了进一步的发展趋势。     

多点激励下LRB隔震桥梁地震反应分析

研究了地震地面运动多点激励,即空间变化效应对装有铅芯橡胶支座（Lead Rubber Bearing）的连续梁桥地震反应的影响。首先,利用三角级数法生成了拟合规范反应谱的多点人工地震动时程;然后利用非线性时程分析法数值仿真并比较了某五跨LRB隔震连续梁桥在一致激励、仅考虑地震动行波效应、仅考虑地震动部分相干效应、同时考虑行波和部分相干效应以及同时考虑行波、部分相干和局部场地土效应等七种工况下结构的减震效果。行波效应和部分相干效应对铅芯橡胶支座隔震桥梁影响不大,而局部场地土效应对该类桥梁的地震反应分析影响很大,应该引起重视。     

导线对电气设备地震反应的影响

电力系统是生命线系统的重要组成部分,它的失效或破坏会造成严重的灾害和难以估量的经济损失.供电系统的瘫痪,不仅极大地影响生产建设、生活秩序,而且会引发危险的次生灾害.电气设备是电力系统中最基本的组成元件,每一个设备破坏都可能造成变电站或者发电厂的失效,从而导致电力系统失效.同时,由于部分电气设备使用瓷作为绝缘材料,而瓷的抗拉性能差,易发生脆性断裂,设备的地震破坏严重.因此,电气设备的抗震能力研究是评定电力系统抗震能力的关键点.     

考虑P-Δ效应的桥梁地震反应分析与设计

要实现基于性能的抗震设计理念,重要的一环为简单而准确地确定结构地震需求。P-Δ效应会使桥墩产生二阶内力和变形,在弹性状态下已有可靠的分析方法,但在地震作用下还没有得到充分的研究。本文在对地震作用下考虑P-Δ效应的现有分析和设计方法进行总结的基础上,进行了单墩体系地震作用下的动力P-Δ效应非线性时程统计分析,回归得到了P-Δ效应的位移增大系数和强度提高系数公式。研究表明,塑性反应的结构P-Δ效应与弹性反应阶段有很大差异,将弹性范围研究结果简单延伸到塑性阶段是不合适的。现有理论公式预测的位移增大系数和强度提高系数在工程上容许的P-Δ效应影响范围内均小于实际统计均值,精度不能满足基于性能抗震设计的要求。本文得到的回归公式与有限元分析结果较为吻合,可为基于性能的抗震设计提供参考。     

随机场地条件对土层地震反应分析的影响

本文以宝鸡市和西安市地震小区划工作中获得的大量实测资料为基础,建立了一维随机土层结构模型,应用随机振动的理论和摄动法,就随机场地条件对土层地震反应分析的影响进行了初步的研究和讨论。结果表明,土壤力学参量的随机性对于土层地震反应分析的影响是不可忽略的,一般情况下,可造成土层地震反应分析的方差发生20%左右的变化,也可使土层结构的自振频率发生15%—40%左右的变化。因此,人们应当对土壤力学参量的随机性给予足够的重视。     

埋深对地铁车站地震反应的影响分析

关于埋深对地下结构地震反应的影响的研究对象多见于地下隧道,对地铁车站地震反应受埋深影响变化规律缺乏深入研究。本文基于ANSYS有限元软件,采用改进的简化方法建立三种不同埋深的地铁车站结构有限元模型,以两种基岩波的水平向和竖向地震动作为激励,求解各模型中地铁车站结构重要部位的地震反应。分析不同埋深时地铁车站结构惯性作用、侧面土体和上部土体三个因素对地铁车站地震反应的影响情况。分析结果表明:在双向地震作用下,地铁车站侧壁弯矩、剪力、轴力和中柱轴力随埋深的增加而增加,中柱剪力和弯矩随埋深增加而减少。埋深越深,侧面土体对地铁车站地震反应影响越大;上部土体使中柱轴力不断增加;结构自身的惯性作用对其地震反应的贡献逐渐减小。     

基岩输入参数对场地地震反应的影响分析

基岩输入参数主要包括基岩面埋深、基岩剪切波速和基岩地震动强度等因素.本文通过分析某场地在选择不同深度的假想基岩面、不同的基岩剪切波速以及不同基岩地震动强度条件下的场地地震反应结果,得出在不同的基岩输入参数条件下,地表的地震动峰值加速度和加速度反应谱存在很大差异.     

Morison方程中动水阻力项对桥梁桩柱地震反应的影响

深水桥梁地震反应计算时,当采用Morison公式考虑水的作用时,增加了一个附加惯性项和一个附加阻尼项,其中附加阻尼项是非线性的。由于非线性附加阻尼项的存在,给采用反应谱方法求解桥梁的地震反应带来不便。讨论了非线性阻尼项对一般桥梁桩、墩结构地震反应的贡献,得到的结论是阻尼项的贡献很小,可以忽略。从而水中桥梁地震反应的计算就得到了很大的简化。     

土层对地震的随机反应分析

利用随机振动理论,本文研究了非均匀土层对地震的动力反应问题,假定土层的剪切模量随深度呈指数函数形式分布,关于基岩输入地震动加速度的功率谱密度函数,考虑了两种形式：白噪声谱和有色谱,为了比较起见,文中考虑了均匀土层的情形,数值计算表明;（１）在基岩输入地震动加速度的功率谱密度为白谱的情况下,土层的最大期望反应（相对位移,绝对加速度,剪应变）大于基岩输入地震动的功率谱为有色谱的情形;（２）在土层的上部     

城市桥梁地震碰撞反应研究与发展

地震时城市桥梁会因邻跨之间的碰撞而发生灾害.本文从桥梁碰撞的模拟模型、发生条件、影响因素、碰撞对桥梁抗震性能的影响以及防止碰撞的措施等方面,对国内外有关城市桥梁碰撞地震反应研究的成果进行了系统的总结和分析,得出以下结论：桥梁碰撞是多因素共同作用所导致的,并使得桥梁的地震反应更加复杂、呈现非线性;要准确评价桥梁地震碰撞反应需要建立更精确的模拟模型;选择合理的邻跨间距和支座宽度以及安装合适的消能减震装置,可有效地减小桥梁的地震碰撞反应.