考虑河谷场地效应的大跨CFST拱桥地震响应分析

本文对某特大跨上承式铁路钢管混凝土拱桥建立“V”型河谷场地有限元动力计算模型,结合时空解耦的时域动力有限元方法,研究“V”型河谷场地效应对其地震响应的影响,并考虑地震入射角、行波速度及地震动峰值等因素对场地效应的影响。结果表明:海拔高且坡度均匀的地形使地震波在反射过程中能量增大,海拔较低且坡度下陡上缓的地形使地震波在反射过程中能量减少,“V”型河谷场地效应使大部分钢管混凝土拱圈截面内力测量值放大作用明显;“V”型河谷场地地形效应与地震波的入射角、行波速度及加速度峰值等因素均有关联,且CFST拱肋面外受弯抗震性能受行波速度的影响较大。因此,钢管混凝土拱桥抗震设计中应注意场地地形效应及行波速度的影响。     

基于拟动力法的抗滑桩加固边坡地震稳定性分析

地震力作用下土质边坡动态稳定性研究对实际边坡工程有着重要的意义。采用拟动力法结合简化毕肖普法研究坡顶抗滑桩加固土质边坡在地震力作用下的动态稳定性。尽管拟静力法是目前处理地震力最为广泛的方法之一,但其局限性在于无法考虑地震力随时间变化且忽略了地震波在土体中的传播。而拟动力法采用正弦波模拟地震波在土中传播,并考虑地震波从坡脚传递到坡顶的相位差以及阻尼力对边坡稳定性的影响,通过边坡安全系数的变化揭示土质边坡在地震力作用下的稳定性变化规律。将得到的结果与拟静力法进行对比,突出了拟动力法的优势。最后,考虑水平地震加速度系数、加速度幅值放大系数以及土体内摩擦角对边坡稳定性的影响,以期对实际工程提供理论借鉴。     

某异型钢管混凝土拱桥地震反应分析

本文以某异型钢管混凝土拱桥为研究对象,通过ANSYS建立了结构的空间有限元模型,计算和分析了该桥的动力特性。同时,通过MATLAB程序生成拟合规范反应谱的人工地震波,并运用时程分析法计算了该桥在一维和多维输入下的地震反应,分析了该桥的地震反应规律,为钢管混凝土拱桥的抗震性能分析提供了一定的依据。     

采用非线性纤维梁单元法的钢管混凝土组合框架动力响应分析

钢管混凝土结构已经广泛应用于我国高层和超高层建筑中,为研究该类结构的抗震性能,分别采用分离模量法和统一模量法对某13层钢管混凝土框架结构进行抗震性能分析,研究不同地震波作用下组合框架的模态和多遇地震下的弹性动力时程,对比组合框架顶点位移反应、加速度反应、层间侧移及动力放大系数等。研究结果表明,分离模量法和统一模量法建模方法在分析钢管混凝土框架抗震动力特性上总体相差不大,但前者可以考虑材料弹塑性,从而对结构弹塑性进行分析,而后者在弹塑性阶段需要用全曲线表达式,尚需进一步的研究。     

钢管混凝土(单圆管)拱肋刚度对其动力特性的影响

钢管混凝土的截面刚度应用不同的规范计算的结果之间存在着差异。本文以一座实桥为研究对象,讨论了这种差异对钢管混凝土拱桥动力特性的影响。分析表明,不同规范引起的钢管混凝土拱肋刚度的计算值的不同对钢管混凝土拱桥动力特性计算结果的影响较小。对自振频率,抗弯刚度取值的变化有一定的影响,但抗压刚度的影响极小;对自振振型,抗弯与抗压刚度取值的变化均无影响。     

叠层橡胶支座与柱串联体系动力失稳特性探讨

对叠层橡胶支座与地下室柱串联体系动力稳定性进行了研究。首先,采用动力稳定性理论对此串联体系受到谐波作用下的动力响应进行分析,并得到体系的主要动力失稳区间;其次,针对地震波是一种随机波形,通过快速傅立叶(FFT)算法变换进行频谱分析,将地震波分解为许多不同频率的谐波;分析了不同的静力及动力载荷系数下失稳区间的变化;数值算例分析了此串联体系在某一地震波下的动力稳定特性。分析的结果为此串联系统的工程设计与应用提供理论依据。     

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。     

基于OpenSees平台的钢管混凝土结构力学性能数值模拟

基于非线性纤维梁-柱单元理论,以OpenSees为求解平台分别进行了钢管混凝土结构滞回曲线计算和弹塑性动力时程分析等数值模拟,计算结果与试验吻合良好。钢管内核心混凝土采用考虑钢管约束效应的应力—应变关系,钢材采用随动强化本构模型。在传统纤维模型法的基础上,通过直接在截面层次定义非线性剪切恢复力的方法建立了考虑非线性剪切效应的剪力墙结构数值模型,结果表明该模型能较好地模拟组合剪力墙的抗剪承载力、捏缩效应以及刚度退化等力学性能。对输入不同地震波下钢管混凝土框架体系的动力时程分析表明,基于OpenSees求解平台的非线性纤维模型法能够较好地模拟钢管混凝土框架结构的非线性动力特性。     

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。     

钢管拱桥在大地震作用下的非线性反应分析

钢管拱肋填充混凝土后，质量体系相对刚度体系的作用将大幅增加，特别是在大地震作用下的横向反应显著增大。拱肋内部不填充混凝土，能够减小横向地震作用，同时可以减轻下部结构的负担。因此，本文提出了圆形钢管拱肋的材料非线性性能的评价方法，并以上承式钢管拱桥为例，探讨了钢管拱桥在大地震作用下的非线性反应性能。     

大跨度钢管混凝土拱桥非线性抗震性能研究

基于OpenSees平台建立钢管混凝土拱桥动力分析模型,并与Midas Civil模型结果进行比对。通过一条强震记录下的IDA分析,得到钢管混凝土拱桥拱肋横桥向非线性地震性能,比较拱肋采用弹性梁单元和纤维梁单元两种模型的拱脚弯矩时程曲线和拱顶位移时程曲线,分析拱肋关键截面屈服机理,绘制它们的曲率IDA曲线和拱顶位移IDA曲线。研究结果表明:横桥向在强震作用下拱脚和拱顶不一定先屈服,而是在拱肋截面突变或有集中质量连接处,在设计时需重点考虑;随着地震动增大,先是与横撑连接处拱肋首先屈服,然后是拱脚和拱顶位置,最后向整个拱肋扩展,拱肋非线性性能良好,仍有一定的抗震储备能力。     

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。     

野山河大桥动力特性分析

以野山河大桥简化模型为基础,分析了大跨度钢管混凝土平行拱和提篮拱的动力特性,并讨论了结构主要参数对其动力特性的影响.通过计算和分析得到了一些对工程建设有益的结论.     

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。     

钢管混凝土拱桥的材料非线性地震反应分析

采用组合单元和双单元法对钢管混凝土进行材料非线性分析,给出两种方法的恢复力模型曲线,并分别用这两种方法对某大跨度钢管拱桥进行非线性地震反应分析,结果表明,两种元法的分析结果比较接近,故都是非线性分析的有效方法;同线性分析结果相比较表明材料非线性对钢管混凝土拱桥的抗震性能影响足显著的。     

大跨度悬索拱桥极限承载能力研究

首先介绍了悬索拱桥的特点和极限承载能力计算方法,然后基于有限元理论,考虑施工阶段的位移和应力的叠加效应、几何非线性、材料非线性以及拱肋等构件的初始缺陷的影响,对某铁路悬索拱桥的极限承载力进行了分析,计算得出结构在施工阶段弹性稳定安全系数为5.2~5.8,非弹性稳定安全系数为2.0~2.6;在运营阶段其弹性稳定安全系数为4.9~5.1,非弹性稳定安全系数为1.7~1.9,表明该桥弹性稳定性和非弹性稳定性都是足够的。其计算方法和结果对于悬索拱桥的计算及设计理论有一定的借鉴价值。     

Seismic performance evaluation of steel arch bridges against major earthquakes. Part 1: dynamic analysis approach

In this study the inelastic behavior of steel arch bridges subjected to strong ground motions from major earthquakes is investigated by dynamic analyses of a typical steel arch bridge using a three‐dimensional (3D) analytical model, since checking seismic performance against severe earthquakes is not usually performed when designing such kinds of bridge. The bridge considered is an upper‐deck steel arch bridge having a reinforced concrete (RC) deck, steel I‐section girders and steel arch ribs. The input ground motions are accelerograms which are modified ground motions based on the records from the 1995 Hyogoken‐Nanbu earthquake. Both the longitudinal and transverse dynamic characteristics of the bridge are studied by investigation of time‐history responses of the main parameters. It is found that seismic responses are small when subjected to the longitudinal excitation, but significantly large under the transverse ground motion due to plasticization formed in some segments such as arch rib ends and side pier bases where axial force levels are very high. Finally, a seismic performance evaluation method based on the response strain index is proposed for such steel bridge structures. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.