公路桥梁抗震设计的设防标准研究

对国内外的桥梁抗震规范进行比较,通过对抗震桥梁使用功能分类、抗震桥梁重要性等因素进行分析,从桥梁结构抗震设防的合理安全度的原则(经济性与安全性合理平衡的原则)出发,提出了公路桥梁抗震设防标准(抗震设计类别),该标准为公路桥梁的抗震设计提供了较合理的设防依据,对公路桥梁抗震设计规范的修订有重要的指导意义。

公路桥梁抗震设计规范反应谱阻尼修正方法研究

对影响公路桥梁抗震设计规范反应谱的主要因素—结构阻尼比进行讨论,通过对国内外的反应谱修正公式进行对比分析,提出公路桥梁抗震设计规范反应谱的阻尼比不是5%时的反应谱修正方法,为公路桥梁抗震规范的修订和公路桥梁的抗震设计提供参考依据。

超长斜拉索风致振动控制研究

大跨度斜拉桥的超长斜拉索在风的作用下极易发生有害的风致振动,但目前的抗风规范,对斜拉索的振动控制标准的限制值没有涉及,本文就斜拉索的振动限制值进行了较为全面的分析研究。以沪通铁路长江大桥为工程背景,分析了超长斜拉索的风致振动机理,进行了斜拉索的参数共振分析,提出了斜拉索最优的对数衰减率δ、最优的阻尼比ξ和阻尼器系数c的减振控制值,列举了斜拉索减振措施的工程应用;研究成果对大跨度斜拉桥的斜拉索的振动控制参数的设计计算和减振措施的实施提供参考价值。

钢桁拱桥吊杆风致振动影响因素分析

以钢桁拱桥的H型吊杆的风致振动为工程背景,分析了吊杆的雷诺数Re、振动因子ξ、应力大小及应力状态、边界条件、断面形状对钢桁拱桥吊杆振动的影响程度。

大跨度桥梁动力特性近似计算分析

大跨度桥梁的抗震抗风设计和车桥振动分析的基础是进行结构的动力特性分析,而自振频率是反映大跨度桥梁的动力特性的关键参数。列出部分大跨度桥梁的结构特性和自振频率,给出大跨度桥梁自振频率的近似经验公式,推导出了大跨度斜拉桥基频的简化计算公式。最后,以武汉白沙洲大桥和广东伶仃洋大桥为例进行了近似计算。

地震灾害对铁路桥梁的影响及其抗震设计与减隔震控制研究

通过汶川大地震的多座典型桥梁的震害,分析了此次大地震对公路桥梁破坏重而对铁路桥梁破坏较轻的机理,根据铁路桥梁的结构特点,从铁路桥梁的抗震概念设计、抗震计算设计、抗震构造设计等三个方面着手,提出了铁路桥梁各设计阶段应有主辅之分的抗震设计思想,指出了减轻铁路桥梁震害的有效途径之一是采用减隔震控制技术。

大跨度公铁两用钢桁梁斜拉桥结构地震响应特征研究

大跨度公铁两用钢桁梁斜拉桥是一种技术复杂的特殊桥梁,为系统地把握该类型桥梁结构在地震作用下的动力响应规律,总结该类桥梁的总体结构特征,统计分析5座公铁两用大桥的结构动力特性值,利用有限元数值仿真方法分析不同结构抗震约束体系的地震响应特点,统计粘滞阻尼器的减震效果并解释效果差异的原因。研究表明：大跨度公铁两用斜拉桥的竖向刚度与公路斜拉桥相比有明显差异,前者的竖弯基频比后者平均高20%左右;在多种结构抗震约束体系中,具有耗能显著特点的液体粘滞阻尼器体系是一种较为理想的结构抗震支承体系;采用粘滞阻尼器后,6座大桥桥塔的弯矩减震率呈现20%左右与60%以上两种不同表现结果,该现象主要与地震动输入的长周期成分取值有关;由于剪力比弯矩的阶次低,导致桥塔剪力比弯矩的减震效果低;粘滞阻尼器对梁端位移的减震效果显著,可达到60%-80%。

斜拉桥结构减震设计优化研究

位于中强以上地震烈度区的大跨斜拉桥结构,如果采用传统的抗震设计方法,通常很难满足结构的抗震设计要求,因此采取一定的减震措施显得非常必要。本文以某一总长为2 088m的大跨双塔双索面斜拉桥为分析算例,对斜拉桥结构的减震设计进行了研究。合理的减震结构体系是取得良好减震效果的前提,通过分析对比,该大跨斜拉桥横向采用局部减震体系最为合理,即只在近塔辅助墩处设置横向粘滞阻尼器,其它塔、墩处采用常规的横向约束方案。为使减震结构得到更好的减震效果,还应对减震装置参数进行优化设计。由于采取了合理的减震结构体系、较优的减震装置参数,使该大跨斜拉桥取得了很好的减震设计效果。

黄冈公铁两用长江大桥抗震技术研究

黄冈公铁两用长江大桥主桥为主跨567m的斜拉桥,为确保该桥的抗震安全性,通过分析已有规范抗震设防标准的不足,建立特殊的抗震设防标准及性能目标;借助有限元软件通过动力时程法计算半飘浮、不对称、弹性索、STU锁定及液体粘滞阻尼器等5种结构抗震支承体系的结构地震响应;运用能量法原理,以桥塔弯矩最小为目标值,推导并建立阻尼器参数的优化设计方法。研究结果表明:该桥采用100年设计基准期作为抗震使用年限,提高抗震设防标准是合适的;液体粘滞阻尼器体系可作为该桥优选的结构抗震支承体系;阻尼器参数中的非线性指数可通过取小值以兼顾地震与列车制动的要求;阻尼系数取4 000kN/(m/s)0.25、非线性指数取0.25、动力行程取550mm的阻尼器能够满足该桥抗震设计要求。

分离式公铁双层桥面桥梁-列车-风屏障系统气动效应风洞试验研究

为探究侧风作用下分离式公铁双层桥面桥梁上、下桥面间气动干扰效应对列车气动效应的影响,在无风屏障和设置风屏障两种情况下,分别针对单独铁路桥和标准间隔高度下的公铁双层桥面桥梁,通过大比例尺节段模型风洞试验测试了列车的气动力系数以及铁路桥面轨道上方的风速剖面变化规律。为了进一步探究公铁双层桥面间隔高度对列车气动效应的影响,测试了多种间隔高度下列车气动力系数以及铁路桥面轨道上方的风速剖面变化规律。结果表明,公铁双层桥面间气动干扰效应对列车气动效应有一定的影响,间隔高度的改变会引起铁路桥面风速剖面以及列车气动力系数的变化,对比分析可知,无风屏障时间隔高度仅需满足铁路桥梁基本建筑限界即可,设置风屏障后,当间隔高度≥15m时,铁路桥面风速剖面以及迎风侧轨道处列车气动力变化趋于平缓。

风屏障对大跨度桁架桥风致振动及车辆风载荷的综合影响研究

为探究风屏障对大跨度桁架桥风致振动及车辆风载荷的综合影响,以某公铁两用桁架桥为背景,在XNJD-1号风洞中进行了1∶47.48的缩尺比节段模型试验,测试了无风屏障和设置不同风屏障方案时,车桥系统中车辆及桥梁各自的气动力系数、主梁的颤振临界风速以及主梁的涡振响应。结果表明:大跨度桥梁风屏障增加了车桥系统中主梁的阻力系数,降低了主梁的升力系数、车辆的阻力系数及升力系数。设置风屏障使主梁的颤振临界风速降低明显。风屏障在一定程度上可用作抑制主梁涡振的气动措施。

钢桁拱桥吊杆风致振动研究

以某钢桁拱桥的吊杆的风致振动为工程背景,研究了拱桥常用的吊杆类型,分析了雷诺数Re、斯托劳哈尔数Sr、吊杆结构振动因子λl及吊杆的结构动力特性对钢桁拱桥吊杆振动的影响程度,给出了用吊杆结构振动因子λl和雷诺数Re相结合的判别吊杆是否发生涡激共振的方法,所得的结论与实际桥梁涡激共振现象一致.提出的方法可用于对钢桁拱桥吊杆的风致振动的判别.

用位移反应谱研究长周期设计地震反应谱

利用美国太平洋地震工程研究中心NGA数据库,分析了滤波低频截止周期(Tc)对位移反应谱的影响。选择较小的Tc将严重抑制长周期位移反应谱幅值。本文选用可靠使用周期不小于10 s的强地面运动加速度记录,研究了位移反应谱的长周期特性。结果表明,位移反应谱峰点周期是长周期地震反应谱的关键控制参数,受场地条件和震级的影响相对较小,但与震中距基本呈线性增长关系,而动力放大系数最大值波动范围较小,设计中可视为常数。建议在现行抗震设计规范谱的基础上,在速度控制段与位移控制段之间增加一个过渡段,以体现位移反应谱的有峰特征,并给出了控制参数的建议值。

响应面法优化猕猴桃糖蛋白提取工艺研究

为确定乙醇浸提法提取猕猴桃糖蛋白的最优条件,采用响应面分析法,以液料比、乙醇体积分数、提取温度及提取时间为独立变量进行中心组合设计,以猕猴桃蛋白质提取率为响应值进行数学模型拟合,研究了各独立变量对猕猴桃糖蛋白提取率的影响。结果表明:当液料比为6.5∶1、乙醇体积分数24%、提取温度24℃、提取时间45min时,糖蛋白的提取率最高可达到63.05%,与试验设计结果相符,有助于设计猕猴桃蛋白质提取的最佳工艺。

公路大跨度桥梁抗风性能评价方法

为精确判断公路大跨度桥梁的抗风稳定性等级,在公路大跨度桥梁设计阶段合理选择桥跨布置方案,选取扭弯频率比等结构影响参数和风攻角效应系数等场地参数,共计12个因子作为评价指标。采用模糊数学方法对公路大跨度桥梁的抗风稳定性能进行定量评价,将各种大跨度桥梁的抗风稳定性划分为稳定型、次稳定型、次不稳定型、不稳定型,并以已建大跨度悬索桥为工程算例进行抗风稳定性能的评价分析。结果表明:该研究方法对公路大跨度桥梁抗风稳定性能评定是可行的,经风洞试验结果对比也验证了该分析方法和结论的正确性。

分离式公铁双层桥面相互气动干扰及对列车走行性的影响

横向风作用下公铁两用双层桥的上、下桥面间存在相互的气动干扰,为研究公铁两用组合桥间隔高度对列车走行性的影响,针对某分离式公铁两用混凝土箱梁桥,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟和风-车-桥耦合振动研究的方法,分析了上、下桥面间隔高度对列车气动特性和车辆动力响应的影响。分析结果表明,公铁两用组合桥间隔高度对列车的气动特性和动力响应影响显著,间隔高度减小,列车升力系数和竖向加速度显著增大,轮重减载率也随之增大。公铁两用组合桥的设计应考虑间隔高度对列车的影响,以选择合理的间隔高度。

不同设计基准期下地震动峰值加速度取值分析

为了得到大跨度桥梁抗震设计中采用高于抗震规范设计基准期时的地震动参数,通过烈度建立设计基准期与地震动峰值加速度之间的联系,运用经验公式分析了不同设计基准期下地震动对峰值加速度的表现规律,并与现有抗震设计规范就设计基准期为50年概率水平下的取值做了对比分析,通过实桥的地震安全性评价数据验证了该方法在设计基准期为100年概率水平下计算结果的可靠性。

沪通长江大桥主航道桥抗震设计

沪通长江大桥主航道桥为主跨1 092m的双塔三索面斜拉桥,针对其"塔高、跨大、质重、弱阻尼"的结构特点进行抗震设计。采用MIDAS Civil建立该桥空间有限元模型,对4种典型的塔梁纵向约束体系(阻尼体系、一塔固定一塔活动体系、弹性索体系、半飘浮体系)进行比选,最终选取能够有效耗能的阻尼体系。分析行波效应对该桥地震响应的影响,得出考虑行波效应时桥塔的横向内力均小于一致激励下的计算结果;考虑行波效应时桥塔的纵向响应稍有增大,但满足结构抗震性能要求。阻尼参数设计时,通过假定的线性阻尼系数找到最优值,再根据能量守恒的原则确定非线性阻尼系数,最终确定非线性指数α=0.3,阻尼系数Cα=2 250kN/(m/s)0.3。抗震验算表明结构的抗震性能满足要求。