旋转地震合成及其在大跨度悬索桥中的应用

为探究旋转地震动在大跨度悬索桥中的应用,首先,从线弹性理论和功率谱角度基于随机振动理论提出了6维地震动加速度功率谱模型;其次,基于MATLAB编制旋转地震动人工地震合成程序,从反应谱角度对合成地震动进行了正确性验证和拟合精度迭代调整;最后,分析了旋转地震动与地震动入射角对桥梁结构地震响应的影响。研究表明：人工合成的地震动平动分量反应谱与实测地震动的平动分量反应谱吻合度较高;六维地震动的主梁跨中竖向位移越是三维平动地震动的3倍,而主缆轴力峰值接近2.25E+05kN,约是三维平动地震动的1.3倍;旋转地震动和地震动入射角将会加大桥梁结构的位移响应和内力响应,且会减小塔底截面和桩最不利截面的安全性。     

大跨度悬索桥地震响应控制分析

以主跨为1 490 m的润扬长江大桥为背景,采用ANSYS软件建立结构有限元模型,计算大跨度悬索桥动力特性。对黏滞阻尼器和软钢阻尼器进行参数敏感性分析,得出控制大跨度悬索桥地震响应的最优参数值,并分析一致激励和行波激励作用下黏滞阻尼器和软钢阻尼器减震效果。研究结果表明,黏滞阻尼器和软钢阻尼器对塔梁相对位移有较好的控制效果,但会使塔底内力有所增加;就位移控制而言,软钢阻尼器的效果更好;在低视波速区间内,黏滞阻尼器和软钢阻尼器减震效果明显存在波动特征;随着视波速的逐渐增大,黏滞阻尼器和软钢阻尼器减震效果受视波速的影响逐渐减小,悬索桥地震响应逐渐平缓,并趋于一致激励作用下的对应值。     

一致激励与多点激励对悬索桥地震响应影响分析

利用大型通用有限元软件ANSYS的APDL参数化语言,建立某悬索桥结构三维有限元模型,通过加速度时程积分曲线,获得相应的位移时程曲线,在桥台及桥墩处施加位移时程荷载,分析桥梁结构多点激励地震响应,并分析一致激励与多点激励下桥梁关键位置位移、内力差异,研究不同激励方式的影响。     

三塔自锚式悬索桥动力特性及影响参数分析

以某三塔自锚式悬索桥为工程背景,建立三维有限元模型,通过调整缆索初应变确定恒载作用下的成桥线形,基于静力平衡状态进行模态分析得到三塔自锚式悬索桥的振型及频率。结构动力特性影响参数分析表明:主缆抗拉刚度、加劲梁竖向弯曲刚度、桥面恒载集度、矢跨比等参数对结构动力特性影响较大。     

无伸缩缝桥梁的动力特性研究

针对无伸缩缝桥梁的结构特点，提出一个土-结构的非线性相互作用模型。在此基础上对-无伸缩缝实桥建立有限元模型，分析了不同烈度地震作用下结构的动力特性，并与相应的有伸缩缝桥梁进行比较。文中还计算了主要结构参数对动力特性的影响。研究结果有助于对该类桥梁力学性能的认识。     

大跨度斜拉立体桁架的自振特性分析

采用分块兰索斯法(BLOCK LANCZOS)计算了大跨度斜拉立体桁架的自振频率与振型,分析总结了该结构的自振特性的特点,探讨了跨度、塔高、塔柱的刚度、桁架高度、拉索的间距和拉索刚度以及屋面荷载等参数对结构自振频率的影响。计算表明,大跨度斜拉立体桁架结构体系频谱分布比较密集且具有较低的自振频率。文中得出的一些结论,对工程结构的设计与分析具有一定参考价值。     

地震作用下大跨度悬索桥几何非线性影响分析

大跨度悬索桥几何非线性主要来自3个方面：缆索垂度效应、梁柱效应、大位移引起的几何形状变化。鉴于地震波高频成分振幅大,低频成分振幅小的特点,很难对地震作用下大跨度悬索桥几何非线性的影响做出定性判断。目前大跨度桥梁的几何非线性研究主要集中在斜拉桥,且不同的学者得出了不同的结论。本文以逐级加大振幅的Ⅳ类场地多条地震波为激励,通过对称与非对称的2座典型大跨度悬索桥的几何非线性影响对比分析,探讨了几何非线性对大跨度悬索桥重要地震响应量的影响程度及其原因,并提出了相应的抗震设计参考建议。     

无伸缩缝桥梁的动力特性计算与试验研究

福建省永春县上坂大桥是目前我国修建桥长最大，采用整体式桥台的无伸缩缝桥梁。本文通过该桥的动力试验研究了该桥在天然脉动荷载作用下的自振特性，采用结构分析软件ANSYS建立全桥的空间模型，计算该桥的自振特性，与实测结果进行了分析比较。实桥试验还测试了无障碍行车试验和跳车试验这2种车辆激振作用下桥梁的强迫振动特性，并把实测的荷载冲击系数与新桥规的计算结果进行比较。研究结果有助于对该类桥梁动力特性的认识，有利于进一步开展无伸缩缝桥梁的抗震性能研究。     

钢-混凝土叠合梁自锚式悬索桥动力特性测试分析

针对钢-混凝土叠合梁自锚式悬索桥的结构特点,在总结以往大跨径桥梁有限元模型的基础上,采用组合有限元法以梁、板、杆、索单元建立邵阳市桂花大桥三维有限元模型,计算分析获得结构的主要频率和振型。通过现场测试获得大桥环境激励和行车激励作用下的响应时程,分析得到结构的主要频率、振型和阻尼比,引入模态置信因子对计算模态信息和实测模态信息进行比较分析,以验证数值模型和实测结果的准确性。研究结果可为全面了解钢-混凝土叠合梁自锚式悬索桥的动力特性、准确预测结构的动力响应以及类似桥梁的抗震、抗风设计提供重要依据。     

自锚式悬索桥主桥动力特性分析

以某自锚式悬索桥主桥为研究对象,采用M IDAS有限元程序,建立了该桥的空间力学计算模型,利用子空间迭代法计算了该桥梁结构的自振频率和振型,结合计算结果对桥梁的动力特性和刚度特点进行了讨论。计算结果可为该类型桥梁的设计、施工以及使用阶段的健康检测和维护提供技术参数和依据。     

环境激励下大跨悬索桥实测损伤预警指标的变异性

基于小波包分析技术从悬索桥的加速度振动响应中提取出小波包能量比,进而定量地分析了由环境激励所引起的实测小波包能量比的变异性。首先,采用多样本平均技术消除了由识别算法所带来的小波包能量比的固有随机性,得到了小波包能量比的日平均值;其次,通过建立季节相关性模型得到了温度对小波包能量比影响的定量评价;最后,分别建立交通荷载和风与小波包能量比的相关性模型,并定量评价了交通荷载和风对小波包能量比的影响。分析结果表明,温度和固有随机性是小波包能量比变异性的最主要来源,而交通荷栽和风所引起的变异性较小。由于温度和小波包能量比的季节相关性模型可以有效地消除温度和固有随机性对小波包能量比的影响,因此当季节相关性模型偏离这种正常状态的模型时,就可以对悬索桥做出损伤预警。     

基于二维相干性自锚式悬索桥的地震响应研究

一般在非一致地震激励的模拟中采用一维相干模型,即模型中只含有沿地震波传播方向的变量,但垂直于地震波传播方向两点距离较远(如横桥向)时,会存在相干性.本文基于二维相干模型,应用三角级数法,考虑频率对视波速的影响、地震波传播滞后对非平稳调制函数的影响,生成某自锚式悬索桥桥址处各支点的人工地震波.利用该地震波研究不同激励方式对自锚式悬索桥结构的地震响应,并与基于一维相干的地震响应结果进行了对比,从中得到一些有意义的结论.     

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%。     

高速铁路大跨连续梁桥地震反应分析及抗震校核

针对高速铁路大跨连续梁桥的结构特点,结合三水准的抗震设防目标,给出了各水准下桥梁的抗震验算指标.采用反应谱法及弹塑性时程反应分析法对一实桥进行了地震反应分析及抗震性能评价.结果表明固定墩控制该桥的抗震设计.在多遇地震作用下固定墩处于弹性状态;在罕遇地震作用下固定墩纵向进入塑性,但位移延性系数小于规范容许值,结构具有较高的延性储备.该桥的抗震能力满足三水准抗震设防目标.     

大跨度悬索桥环境振动的双向TMD控制

对带有双向ＴＭＤ系统的大跨度悬索桥进行了空间非线性时程响应分析,探讨了ＴＭＤ参数对抑振效果的影响,分析结果显示,ＴＭＤ能够增大结构的表观阻尼,有较大的能量耗散作用,加速振荡的衰减,有效地抑振结构的振动,这表明,用ＴＭＤ技术对大跨度悬索桥的环境振动实施被动控制是一个有效的方法。     

南京江心洲大桥主桥的地震反应谱分析

以南京江心洲大桥主桥为研究对象,采用大型有限元分析软件ANSYS建立了该独塔自锚式悬索桥的三维有限元模型,采用子空间迭代法对该桥模型进行了自振特性的分析,在其中考虑了几何非线性的影响。对该桥模型进行模态分析。在此基础上运用反应谱法计算了该桥的纵向、横向、竖向、纵向＋竖向以及横向＋竖向的地震响应,并针对其主要截面位置进行分析。结果表明,横向地震下的塔底应力比纵向、竖向输入下大,竖向地震作用下主梁地震应力要比横向、纵向地震作用下的大,塔顶位移在纵向＋竖向地震动输入时的位移值最大等。研究结果对同类桥型的工程抗震研究具有参考意义。     

大跨度斜拉桥在随机地震激励下的动力可靠性分析

以随机振动理论为基础,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可靠度展开研究。根据结构随机振动分析得到的响应统计量,采用结构可靠度分析的JC法(一次二阶矩法)和首次超越破坏理论,分析苏通大桥主梁关键截面上正应力的动力可靠度,并评价结构的抗震性能,分析结果证明该结构可靠性满足桥梁抗震需求。计算结果可为大跨度斜拉桥抗震可靠性分析提供参考。     

不同约束方式对匝道桥动力特性的影响研究

近年来,地震作用下的匝道桥表现出较高的地震易损性。为建立匝道桥的有效约束方式,以减小其地震损伤,本文基于汶川地震中连续梁桥约束方式的调研结果,建立了4种不同匝道桥支座约束方式,并以石家庄石环线某匝道桥为例,对比分析了不同约束方式下匝道桥的自振特性及地震响应。结果表明:板式橡胶支座具有一定的剪切变形能力,可降低桥墩与支座组成的体系刚度,有效分散了上部结构的地震惯性力,保护了下部结构,但应注意其引起的较大主梁位移;固定支座或墩梁固结形式会放大桥墩受力,增加下部结构的损坏,不宜设置在高度较矮、刚度较大的桥墩上;双层挡块和垫石凹槽分级限位支座具有较好的限位能力,并可耗散部分地震能量。