地震作用下墩底自复位减隔震高墩连续刚构桥碰撞响应

以一座铁路高墩大跨度连续刚构桥梁为研究对象,基于椭圆形墩底自复位减隔震桥墩试验,建立多尺度有限元模型,考虑主桥和引桥碰撞响应,研究高墩连续刚构减隔震体系的地震响应规律。根据数值仿真分析结果,分别研究考虑碰撞的高墩连续刚构体系采用墩底减隔震前后、高墩连续刚构减隔震体系考虑碰撞前后体系中刚构墩和交界墩的地震响应规律。结果表明:采用减隔震措施能够有效减小考虑引桥的高墩连续刚构体系中刚构墩与交界墩的地震响应;考虑碰撞会明显降低高墩连续刚构减隔震体系中交界墩的墩底剪力与弯矩,但对刚构墩的地震响应影响并不明显。基于考虑碰撞的高墩连续刚构减隔震体系模型,参数化分析了墩高、伸缩缝间距、主引桥周期比对碰撞行为、主桥刚构墩地震响应、引桥交界墩地震响应等的影响,并给出各参数的合理取值与设计建议。

地震作用下斜拉桥不同工况碰撞效应研究

研究目的:世界各地地震频发,出于结构抗震性能以及社会和经济效益考虑,需对大跨度斜拉桥的主引桥碰撞问题进行研究,以控制地震破坏程度。研究结论:(1)主引桥间距选值影响主梁残余位移变化;(2)引桥的存在可降低主梁梁端残余位移;(3)周期比、质量比、间距与主桥墩底弯矩和引桥对主桥碰撞做功的相关性分别为88%、91%;对弯矩影响程度由大到小的因素排序是:周期比(75.44%)、质量比(23.13%)、间距(1.43%);对碰撞做功影响最大的是质量比,最小的为周期比,且质量比和间距产生的是正影响,周期比产生的是负影响;(4)通过统计分析分别得到了三种因素与弯矩、碰撞做功之间的线性回归方程;(5)本研究成果可为桥梁抗震设计提供参考。

平行弦桁架式人行钢引桥主桁架布置形式探讨

以平行桁架式人行钢引桥为例,通过采用Civil Midas建模,计算了五种钢引桥主桁架布置形式,分析了钢引桥主桁架构件的受力情况,阐述了不同主桁架布置形式下的主要差异,得出了一些有价值的结论,对于平行弦桁架式人行钢引桥设计具有一定参考意义。

不同结构形式相邻桥联地震响应分析

在高墩大跨连续刚构桥中,引桥部分常采用普通的连续梁桥,相对于高墩大跨连续刚构桥,普通连续梁桥的自振频率较高,导致相邻桥联的动力性能差异较大,连接处在地震作用下可能出现严重破坏。针对上述问题,建立高墩大跨连续刚构桥的有限元模型,考虑与其相连的连续梁引桥,对主桥和引桥及过渡桥墩进行弹塑性动力分析,重点考察相邻桥联连接处的地震表现。分析表明,由于相邻桥梁的动力特性差异巨大,相邻桥联在地震作用下的变形幅值、相位差异巨大,地震作用下高墩大跨连续刚构桥的变形幅值远远超过连续梁桥,相邻桥联的主梁有可能出现撞击,过渡墩上支座也可能出现严重破坏。

苏通大桥主动防撞系统研究

为避免人为失误因素导致船撞大桥的事故发生,提出了基于AIS的苏通大桥主动防撞系统设计方案。主动防撞系统由AIS、VHF-DSC和DSP系统组成。通过AIS发出苏通大桥主桥墩的数据信息,使过往船舶的雷达显示器上标明主桥墩的位置,及早明确主通航孔的位置;也通过AIS获取船舶的数据信息,经DSP数据分析、判断船舶的态势后由VHF-DSC向船舶发出语音提醒或警告,使船舶驾驶人员及早加强警戒采取有效避碰措施,安全通过大桥。对于存在撞桥危险的船舶,系统还会给VTS发出报警,对其加强监管。首次将AIS应用于大桥主动防撞系统,经过实践验证了系统的正确性与可行性,达到了预期的设计目的。

近断层脉冲效应对高墩桥梁地震响应的影响

以一典型山区高墩桥梁为原型,利用ANSYS建立数值分析模型,采用能量识别的方法从台湾集集地震中选出脉冲和非脉冲地震记录各10条,对该算例桥梁进行了地震响应分析,对比分析了近断层脉冲效应对高墩桥梁地震响应的影响。研究结果表明:山区高墩桥梁墩高相差较大,主桥和引桥动力特性差异明显,地震作用下二者存在明显的不同步振动;由于近断层脉冲效应的影响,前场方向性效应产生的速度脉冲会对长周期段的反应谱产生明显的放大效应;近断层脉冲地震动将显著增大高墩桥梁的地震响应,相同的峰值加速度下最大改变率可达到21.0%。

AIS技术在大桥主动防撞系统中的应用研究

随着江海大桥的增多,为避免人为失误因素导致船撞大桥的事故发生,提出了以AIS、VHF-DSC、VHF-RT为基础的江海大桥主动防撞系统设计方案。该系统通过AIS发出江海大桥主桥墩的数据信息,使过往船舶的雷达上显示主桥墩的位置,明确主通航孔的位置。通过DSP数据处理单元获取船舶AIS的数据信息,分析、判断船舶的态势后由VHF-DSC选择呼叫过往船舶并发出语音提醒或警告,使船舶驾驶人员及早采取避碰措施,安全通过大桥。该系统经实地测试,验证了系统的正确性与可行性,达到了预期的设计目的。

大跨公轨合建斜拉桥主‒引桥地震相对位移响应与控制

基于巴拿马运河四桥研究了公轨合建斜拉桥在地震下的主‒引桥相对位移响应与控制问题,分别建立了漂浮抗震设计方案、仅塔梁固结方案和固结方案有限元分析模型,分析了三种约束方案的相对位移响应。基于单自由度振子研究了相邻结构周期比和阻尼特性对结构相邻位移的影响。结合理论与参数分析,研究了主‒引桥相对位移的控制方法。结果显示:主、引桥纵向首阶振型周期比、等效阻尼比之比以及阻尼机制对相邻结构的相对位移影响显著,其中周期比对相对位移的影响最为显著。不同粘滞阻尼器布置方案对主‒引桥梁端相对位移的减震效果不同,直接在主、引桥梁‒梁之间设置粘滞阻尼器有助于改善主桥与引桥梁端位移的同步性,控制效果最好;同时在主桥各墩位处和主、引桥梁‒梁之间设置阻尼器的减震效果次之,但易于设计和安装,适应性好。

县东路泾河特大桥方案设计探析

县东路泾河特大桥是连接泾河新城与西安的重要通道,建成后将成为泾河新城新的地标性景观建筑物。通过介绍总体设计思路,主桥、引桥桥型方案比选以及天鹅形独塔斜拉桥方案的设计情况,可为以后的市政景观桥梁方案设计提供有益的参考。

重庆渝澳大桥主引桥设计

渝澳大桥主引桥为8孔等截面预应力混凝土连续箱梁桥,跨径组合为2×35+2×34+24.5+2×25+24.915m,采用了大悬臂低箱梁、双向预应力以及大吨位预应力逐跨施工逐跨张拉工艺,使得结构轻颖、施工迅速、造价低廉。着重介绍渝澳大桥主引桥的设计特点及值得注意的问题。

广州明珠湾大桥主桥总体设计

广州明珠湾大桥主桥为(96+164+436+164+96+60)m中承式钢桁拱桥,采用双层桥面布置。大桥主跨采用结构自平衡体系,无外部推力;主梁采用N形三主桁钢桁梁结构;拱肋、钢桁梁均采用箱形截面,腹杆部分采用工字形截面、部分采用箱形截面,弦杆、腹杆与主桁架之间采用栓焊结合连接方式;桥面板采用正交异性钢桥面板,桥面铺装采用浇筑式沥青混凝土;主跨吊杆采用1670 MPa的镀锌平行钢丝索;主墩深水基础采用钻孔灌注桩基础。采用12000 t级双曲面球型减隔震支座,解决了全桥强震作用下的纵、横向减隔震问题。在主墩与边墩分别设置B型转筒式与C型护舷防撞装置,可有效预防3000 t级船舶失控对大桥的撞击。为提高架梁效率、适应通航水域条件,大桥架设采用拱梁同步施工方案。采用MIDAS Civil软件建立全桥空间有限元模型,对该桥静力、动力、稳定、抗风、抗震性能进行分析,结果表明:主桥最大悬臂施工与运营阶段,抖振响应均能满足规范要求,大桥结构受力性能良好、安全可靠。

船舶撞击桥墩动力响应影响因素研究

洪奇沥大桥主桥为(52+80+52)m预应力混凝土变截面连续箱梁桥,跨越航运繁忙的三级航道洪奇沥水道,船撞风险较大。为研究船撞桥过程中不同撞击因素对洪奇沥大桥桥墩动力响应的影响,制作该桥的有机玻璃模型,采用摆锤模拟船舶的撞击作用,分析不同撞击速度、主梁重量、约束方式、水位条件下的墩顶横桥向加速度,并利用LS-DYNA软件建立有限元模型,与模型试验结果进行对比。结果表明:撞击速度和主梁重量与桥墩墩顶横桥向加速度呈线性正相关关系;墩顶约束越强,桥墩的刚度越大,撞击后桥墩墩顶加速度值越大;水位变化对船舶撞击桥墩加速度影响不大。

上海吴淞口国际邮轮码头工程引桥设计

介绍了吴淞口国际邮轮码头工程引桥工程的设计和施工特点。作为在水上码头的引桥设计,不仅仅满足车辆荷载,还受到水位、波浪、船舶撞击、管线、景观、施工条件、耐久性诸多因素的限制,有关经验可供相关专业人员参考。

杭绍台铁路椒江特大桥设计

介绍杭绍台铁路椒江特大桥主桥及引桥设计:主桥采用(84+156+480+156+84)m双塔双索面4线高速铁路钢桁梁斜拉桥,钢桁梁采用2片主桁、N形桁式,桥面采用正交异形钢桥面板;桥塔采用H形钢筋混凝土结构,塔高190 m,下设置圆端形承台+钻孔灌注桩群桩基础,全桥共布置120根斜拉索;主桥抗风、风-车-桥系统空间耦合振动、抗震性能均满足规范要求;引桥孔跨布置采用单线+双线+单线简支梁、双线+双线简支梁或4线连续梁形式,4线连续梁及空心墩各项指标均满足要求,设计时应重点关注4线桥墩的温度作用、地震作用及局部受力;防撞设施采用主动防撞预警监测系统、被动防撞设施及拦阻系统。

考虑碰撞效应的桥台-引桥-刚构连续梁桥体系地震响应分析

为研究伸缩缝处碰撞效应对桥台-引桥-刚构连续梁桥体系地震响应的影响,以某实际原型桥为研究对象,充分考虑碰撞能量耗散、桩土相互作用、桥台与台后填土相互作用以及支座和桥墩的非线性行为,基于CSIBridge建立了桥台-引桥-刚构连续梁桥结构体系的碰撞弹塑性动力分析模型。利用调幅后的天然地震波和人工地震波分析了碰撞对桥台、引桥和刚构连续梁桥地震响应的影响,结果表明:碰撞显著增大了引桥梁体位移和墩梁间相对位移,增大了左右引桥梁体落梁风险;碰撞增大了引桥墩顶位移、墩底弯矩和桩基截面弯矩,改变率均在10%以内且处于安全范围内;碰撞减小了刚构连续梁桥刚构墩墩底弯矩和墩顶位移,最大改变率分别为-13%、-4.9%,对活动墩基本无影响;桥台纵向位移、台后填土被动土压力和桥台桩基截面弯矩显著增大,最大改变率分别为1230%、116.0%和428.5%。研究表明,伸缩缝处碰撞效应对桥台-引桥-刚构连续梁桥体系地震响应影响显著。

伸缩缝间隙及纵向阻尼器对斜拉桥的碰撞影响

针对目前国内关于斜拉桥伸缩缝间隙对斜拉桥地震响应影响规律的研究还不够深入和全面,以九江斜拉桥为分析对象,建立碰撞分析模型,不仅较为系统地分析了伸缩缝间隙对斜拉桥与引桥之间碰撞响应的影响规律,而且研究了伸缩缝间隙对斜拉桥关键截面内力和梁端纵向位移的影响情况,并与设置纵向阻尼器后的情况进行了对比分析。研究表明:伸缩缝间隙不仅对伸缩缝处的碰撞响应有较大影响,而且对引桥固定墩墩底弯矩、塔底弯矩及梁端纵向位移响应也有一定影响。设置纵向阻尼器不仅可以有效降低伸缩缝处的碰撞响应,而且对控制斜拉桥主桥关键截面的内力和位移响应均有较好的效果,是一种比较理想的斜拉桥减震措施。

内倾式双主缆悬索桥动力特性及颤振性能研究

通过减小主跨为1 708m悬索桥的主缆间距,分析了内倾式双主缆体系的动力特性和颤振性能.动力特性计算发现:减小主缆间距,能在维持竖弯基频的基础上有效提高扭转基频;附加的侧弯-扭转耦合振型在两个自由度上的等效质量均较小,且频率介于竖弯、扭转基频之间.为说明该振型的侧弯-扭转强耦合效应对颤振稳定性的影响,分别基于二维两自由度和三维全自由度状态空间方法对比分析了颤振性能.二维结果显示,小主缆间距时侧弯-扭转耦合振型较常规纯扭振型对颤振更不利;三维分析显示,主缆间距较小时,上述耦合振型参与程度较高,反之,纯扭振型参与较多,同时第二阶竖弯振型作用明显.结果表明:内倾式双主缆体系悬索桥的颤振稳定性受多振型影响,传统二维两自由度分析结果可能不安全,有必要进行三维全自由度颤振分析.