高烈度区隧道洞口段地震响应研究

在地震高烈度区,公路隧道有可能遭受严重震害,尤其是洞口段,为抗震薄弱区.采用FLAC3D软件,从土-结构相互作用模型出发,运用数值分析方法对隧道洞口段进行了动力时程分析.分析认为,在抗震设计中应重视隧道仰拱以及墙脚处于不利位置的情况,加强配筋;在施工中要充分重视围岩的作用,使其能与结构共同作用,减轻结构的损害.     

动水压力对深水桥墩地震响应影响的研究综述

地震激励下处于深水中的桥墩和周围水体的相互作用将对桥梁结构的动力响应产生较大影响。首先对地震作用下水-桥墩的相互作用理论做了概括,给出了动水压力对桥墩的作用效应及各自的适用范围;对主要的三种考虑流固耦合效应的分析方法做了对比,探讨了地震作用下影响水-结构相互作用的主要因素,并对今后的研究提出了建议。     

西藏高烈度区农牧民安居工程中的试验数据知识和抗震模糊集

通过振动台模拟地震试验,对5个模型结构的试验结果进行了分析。从大量的试验数据和图形信息中提取抗震知识,建立抗震设防三水准对应的试验地震动强度和模型破坏状态的模糊集,为西藏地震高烈度区农牧民安居工程中采用可经受住强烈地震的结构类型和抗震措施,提供了评估依据。     

深水中大跨径斜拉桥地震响应分析

本文以某斜拉桥为例,采用基于Morison方程的附加动水质量方法研究了动水压力对深水中大跨径斜拉桥地震响应的影响,并对中国、日本和欧洲规范中动水惯性系数的取值进行了对比研究。结果表明,在深水条件下应当考虑动水压力作用对结构地震响应的影响。对比日本和欧洲规范,我国规范中动水惯性系数取值偏低,动水压力的影响偏小。     

高烈度区的水库地震问题

本文提出重视我国中西部高烈度区水库地震问题的基础研究,即水库水域区位于历史地震影响烈度或地震区划在Ⅶ度及以上区域的水库地震问题。这些区域的水库地震研究,不能简单套用一般低烈度区水库诱发地震的一些技术思路和方法,而是需要研究高烈度区水库地震问题的特殊性,主要体现在库区构造环境、断裂活动、随机性背景地震活动水平高等特点。研究水库地震评价问题,包括水库地震强度的预测问题。用金沙江下游梯级水库地震研究事例试图说明这一点。分析水库地震问题,首要抓住在工程设计寿命期间构造地震的潜在危险性这一关键问题。水库地震研究中一些常见的统计预测不合理,应分析水库地震或诱发地震活动需要考虑的地震构造条件、库区岩性条件、地下应力条件、应变积累势态等。     

高烈度设防烈度下高层框剪隔震体系地震反应计算分析研究

在高烈度区高层框剪结构引入隔震技术,其目的是尽量减小地震荷载,增大结构处在弹性变形的适应范围,使抗震阶段的设计目标更易于实现和确保。将隔震体系简化分析模型引入高层框剪隔震体系,研究隔震支座厚度变化对框剪隔震体系地震反应的影响,并在高烈度设防烈度地震下进行结构动力时程分析。计算结果说明:加高隔震支座厚度,可以在一定程度上减小框剪隔震体系的地震荷载。设防烈度地震下,8度时上部结构自振周期为1~2s的框剪隔震体系完全能满足现行规范位移限值要求,8.5度上部结构自振周期为1~1.4s的框剪隔震体系也能满足现行规范位移限值要求,在9度时一般无法满足设计要求。     

墩-水耦合计算模式及深水桥墩动力响应研究

为了研究地震作用下动水压力对深水桥墩的影响,以声波动理论为基础,通过对流体域边界条件的简化和流体域范围的探讨,建立了一种改进的墩-水耦合有限元模型,并提出了常用深水桥墩的理想流体域范围图。分别讨论了深水桥墩在简谐荷载、地震荷载作用下的动力响应,结果表明:动水压力增大了桥墩的动力响应,增幅在20%到50%之间,不可忽视;当桥墩基频越接近简谐荷载激励频率或地震波主频有效带宽区间时,动水压力的影响越大。     

高烈度区重力式挡墙基于性能的抗震设计方法研究

介绍基于性能抗震设计的核心理念,以支挡结构震害调查分析为背景,阐述开展高烈度区重力式挡墙基于性能抗震设计研究的必要性;构建重力式挡墙基于性能的抗震设计框架,归类分析现行规范与基于性能抗震设计的关键技术问题;依据支挡结构震害调查及大型振动台模型试验,提出位移指数可作为衡量挡墙抗震性能的量化指标,确定重力式挡墙基于性能抗震设计的性能准则及流程;经对比计算基于性能与规范抗震设计的挡墙算例,显示基于性能抗震设计的优越性,为高烈度区重力式挡墙基于性能抗震设计的工程应用提出建议。     

断层类型对高烈度区分布的影响研究

本文收集整理了1966年以来震级大于等于6.5的破坏性地震的震害资料,通过分析历史震例数据将6.5—7.9级地震的Ⅷ度及以上烈度区和8级及以上地震的Ⅸ度及以上烈度区定义为高烈度区。研究了不同类型地震高烈度区的分布特点,并给出了不同类型地震震级与高烈度区长短轴之间的拟合关系。分析结果表明:(1)走滑型地震高烈度区分布基本为比较对称的椭圆,这可能与走滑断层作用的应力是来自两旁的剪切力,其两盘顺断层面走向相对移动,而无上下垂直移动有关;(2)倾滑型地震高烈度区分布不一定对称,具体分布受断层两侧以及断层本身介质的物理性质影响;(3)褶皱类型地震的高烈度区分布特点要根据地震的断层位错和地震时褶皱隆起两方面的信息具体分析。     

高烈度区大跨度桥梁粘滞阻尼器减震研究

高烈度地震对铁路桥梁安全造成巨大隐患,且次生灾害将引起较大经济损失。该大跨连续梁桥所处地震带正进入活跃期,未来有发生较大规模强烈地震的可能,但桥梁自身不具备高烈度抗震能力,需利用粘滞阻尼器对其进行减震处理。采用斜向设置阻尼器并配合双曲面球型支座,来控制可能发生的纵向和横向地震。通过数值模拟进行阻尼器参数敏感性分析以及减震效果讨论,进而确定其最优设置方案。选取相关参数作为评价指标,对比加设阻尼器前后易损部位的地震响应,确定其在高烈度地震荷载激励下的减震效果。研究结果表明:在液体粘滞阻尼器的作用下,使得各墩协同受力,大大增加了结构的整体性,同时能很好弥补减隔震支座不能很好的控制上部结构位移的缺点,同时能降低罕遇地震力对桥墩的冲击损伤。因此,在高烈度区大跨度桥梁中更有必要设置阻尼器来抗震。     

大跨度斜拉桥地震响应非线性时程分析

以有限元分析理论为基础,结合某大跨度斜拉桥工程实例,利用ANSYS软件建立有限元模型,通过修正后的El Centro波分别考虑横向、竖向及纵向输入,采用时程分析方法对其进行地震反应分析.计算分析表明:考虑几何非线性后,结构的内力和位移响应明显增大,且对主梁和索塔内力与位移的影响程度及规律也不尽相同,须区别对待分析.同时表明该桥抗震性能良好,地震荷载不控制设计.由此得出结论,对于斜拉桥这类柔性体系, 不可忽视结构几何非线性的影响.     

基于性能的大跨径斜拉桥主塔概率地震风险分析

地震作用下,若斜拉桥主塔发生损伤,将使整体损伤风险明显提高。因此对斜拉桥主塔进行地震易损性分析来评定主塔的抗震能力,进而评估斜拉桥主塔在设计基准期内的地震损伤风险,具有重要的工程和经济意义。本文通过SAP2000有限元分析软件对某斜拉桥主塔进行了纵横向的地震易损性及危险性分析,结合地震易损性和危险性分析推导出概率地震风险函数,进而开展了斜拉桥的概率地震风险分析。分析结果证明,在100年设计基准期内,纵桥向或横桥向地震作用下,本文斜拉桥"H"型主塔均满足E3水准抗震设防要求。     

矮塔斜拉桥的减震方案对比研究

针对位于高烈度地震区的刚构连续梁体系矮塔斜拉桥的受力特点,提出了分别采用粘滞液体阻尼器、Lock-up装置及摩擦型滑动支座3种减隔震方案,并采用非线性时程反应分析方法分析了3种方案的减震效果。结果表明:3种减隔震装置对矮塔斜拉桥均有明显的减震效果,粘滞阻尼器及Lock-up装置减震效果较好,滑动摩擦支座的减震效果次之。但从结构的正常使用及结构体系的地震响应分布规律来看,粘滞液体阻尼器的减震方案最优。     

基于弹性拉索的超高墩三塔斜拉桥减震效果研究

为探究超高墩三塔斜拉桥在弹性拉索装置下的减震效果,首先利用SAP2000建立了考虑支座非线性和拉索几何非线性的三维有限元模型;其次基于弹性拉索装置,研究了弹性拉索刚度对三塔斜拉桥地震响应的影响;最后基于数值分析结果并结合某三塔斜拉桥实际工程提出3种减震方案。研究表明:在两边塔塔梁结合处设置弹性拉索可显著减小桥梁在地震作用下的内力和位移响应;提出的方案1(两边塔单根弹性索均为50股,单股刚度均为12000kN/m)、方案2(两边塔单根弹性索均为100股,单股刚度均为10000kN/m)和方案3(15#主塔单根弹性拉索100股,单股刚度10000kN/m;17#主塔单根弹性拉索100股,单股刚度为16000kN/m)相较于无弹性索状态,均可有效降低主塔塔底弯矩、塔底剪力、塔顶位移及主梁纵向位移;相较于方案1,方案2和方案3是更优方案。     

Effects of soil-structure interaction on seismic response of PC cable-stayed bridge

This paper attempts to assess the effects of dynamic soil-structure interaction (SSI) on the seismic behavior of a PC cable-stayed bridge placed on a moderately deep soil stratum overlying rigid bedrock, and to evaluate the applicability of a simple mass-spring model in evaluating SSI. Parametric analysis is performed to investigate the significance of SSI under various stiffness, foundation depth conditions using finite element methods. The applicability of a mass-spring model is discussed by comparison with FEM. The results of analysis reveal the influence of SSI on the seismic behavior of bridge-soil system, and recommendations for aseismic design are provided. The mass-spring model proves to be promising for representing the seismic behavior of the bridge-soil system, and the mechanism is interpreted in detail.     

Dynamic behaviour of a cable-stayed bridge

The dynamic response of a cable-stayed bridge to seismic, wind and simulated traffic loads is discussed. The analysis procedure which is used considers non-linear behaviour of the cables, caused by the variation in sag with tensile force, and non-linear behaviour of the bending members, caused by the interaction of axial and bending deformations. It is concluded that the non-linearity of the structure must be considered in determining the stiffness of the structure in the dead load deformed state. A linear dynamic analysis, however, starting from the dead load deformed state will give results within normally required design accuracy.     

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。     

飘浮体系斜拉桥纵向抗震计算的单塔模型

通过全桥模型计算结果与单塔模型计算结果的对比,讨论了集中质量在塔上锚固区处堆聚位置,定义了一个结构动力特性和结构地震反应的修正系数,提出了飘浮体系斜拉桥塔纵桥向地震反应计算的单塔模型。多个工程实例的分析结果表明,采用单塔模型的典型误差在15%左右,精度可以满足工程抗震设计的要求,使桥塔的抗震计算得到简化。     

地震动空间变异性对千米级斜拉桥结构随机地震反应的影响

基于随机振动理论,以苏通长江公路大桥为背景,对超大跨度斜拉桥在随机地震荷载作用下的动力响应展开研究,详细分析地震动空间变化特性对千米级斜拉桥结构动力响应的影响.研究结果表明:相干效应对主梁纵向弯矩影响比较大,尤其是中跨部位;而局部场地效应相对影响较小.对于主梁轴力而言,行波效应影响较为显著,主梁轴力的最大值增大约70%之多,但对竖向剪力并无突出影响.与一致激励比较,行波效应使得跨中竖向位移均方根增大约74%,相干效应为60%,而局部场地效应为13%.对于不同的内力和位移响应,地震动空间变化特性的影响程度和规律不尽相同,必须区别对待,具体问题具体分析.     

大跨度斜拉桥时程分析输入地震波峰值调整方法

地震波峰值调整常采用基于地震动峰值加速度（PGA）的方法来实现,而现行规范中设计反应谱的峰值加速度为有效峰值加速度（EPA）,建议采用EPA进行峰值调整。首先,分析PGA和EPA含义及其内在联系,总结国内外现有的EPA计算方法,根据桥梁结构与建筑结构的不同特点,修正桥梁结构时程分析EPA的计算公式。其次,研究EPA计算中地震波反应谱的平滑处理问题,并提出3种峰值平滑方法,分析相关参数的取值及各方法的优劣性。最后,将此方法应用于一座大跨度斜拉桥进行时程分析,比较基于PGA和EPA两种不同峰值调整方法下结构的位移和内力结果。结果表明,应用基于EPA的峰值调整方法得到的时程分析结果更加可靠。