非高斯波浪作用下深水高墩的非线性随机振动

首先,建立非高斯波浪作用下深水高墩的随机动力学模型,采用泊松白噪声激励模拟非高斯随机波浪过程,利用达朗贝尔原理和伽辽金方法推导深水高墩的运动方程。然后,通过径向基神经网络法求解广义FPK方程,获得系统的瞬态响应概率密度函数。最后,考察不同结构参数对系统响应的影响,并采用蒙特卡罗模拟(MCS)验证理论解。结果表明:理论解与模拟结果吻合良好;浸入比和质量比增加均会放大高墩的响应;采用高斯模型会使结构设计偏于保守。

钢板桩围堰在桥梁施工中的应用分析

本文以某高速公路特大桥桥墩承台钢板的围堰的施工为研究基础,分析如何选择承台施工围堰方案,并从多方面介绍钢板围堰技术的要点,主要包括围堰结构形式选用、材料及设备进场要求、桩板桩插打及合拢注意事项、内撑系统施工要求、承台封底砼施工方案,从而为钢板桩围堰在桥梁施工中的应用提供理论指导。

大跨径双层桥梁水中主墩超深基坑施工关键技术研究

桥梁结构位于水中的墩台,必须考虑水中作业环境下的特殊要求。采用可行的围堰方法、合理的支护体系和更安全、易操作的施工方法是水中施工作业的关键。依托工程案例,主要介绍采用双层拉森钢板桩作为主墩围堰的超深基坑支护体系施工工艺,经实践,施工方便、安全高效,在内河水域施工中是一个很好的选择。

考虑动水压力作用的深水桥墩地震响应分析

采用附加质量的形式考虑动水压力对桥墩的影响,以ANSYS有限元软件为计算平台,建立单墩模型并进行深水桥墩地震响应分析。得出动水压力改变桥墩的地震反应特性,增大了桥墩墩顶位移和墩底内力,并且动水压力作用还与结构本身质量和周期有关等结论。通过对连续梁桥和连续刚构桥的分析,验证了动水压力作用与结构固有周期有关,随着固有周期的增大,动水压力对结构的影响越小。

动水压力对连续刚构桥梁地震响应的影响

为了研究地震作用下深水薄壁空心桥墩内外域水体动水压力对连续刚构桥梁动力响应的影响,应用流固耦合有限元理论,考虑重力、纵向预应力和动水压力,建立了庙子坪岷江大桥连续刚构桥梁的计算模型,并采用实测的地震波进行计算.结果表明:动水压力对连续刚构桥梁自振频率和振型的影响不大,前30阶频率降低率最大值约为8%,箱梁各部分横向位移峰值增量在10%～20%之间,主墩内力峰值增量最大值约170%,箱梁内力峰值增量最大值约75%;地震加速度、桥墩入水深度是影响动水压力的重要因素.

波流与地震共同作用下深水桥墩动力响应分析

为了揭示深水环境中波流与地震共同作用下桥梁下部结构与水耦合作用机理,基于非线性Morison方程,建立了波浪、水流和地震联合作用下结构动力学方程,通过有限元离散,计算了某深水桩-承台-桥墩结构体系的动力响应,并分析了不同波流要素对该结构体系动力反应的影响.研究结果表明:波流与地震之间存在相互影响,波流对地震响应的影响范围为-31.6%~63.5%,这种影响不仅改变地震响应幅值本身,而且改变幅值出现的时刻,还将使得波流、地震联合作用下流场激励频率介于纯波流场激励频率和地震激励频率之间,因此有必要进行波流与地震的联合作用分析;当波流作用在承台及以上位置时,桥墩的动力响应显著增大,在实际工程建设中须引起重视,有必要选用承台高出水面的高桩承台.

动水压力对深水桥梁地震响应的影响

以一深水桥梁为研究对象,采用Morison方程和辐射波浪理论两种方法考虑动水压力对深水桥墩进行线性、非线性地震响应分析,比较了两种不同方法计算的动水压力对桥墩地震响应影响的差异。得出了两种不同方法计算的动水压力都增大了桥墩结构的动力响应,并且采用辐射波浪理论计算的动水压力影响值大于采用Morison方程计算的影响值;当深水桥梁在强震作用下进入非线性后,应该采用非线性分析方法分析桥梁的地震响应;在水深较大时,采用规范规定的动水压力是偏不安全的。

地震下桥墩动水压力分析

对地震下圆柱形桥墩上的动水压力,提出了一个半解析半数值方法,针对弹性桥墩结构,利用Trefftz完备函数分别构造了流体的弹性振动速度势和刚体运动速度势,采用梁单元有限元方法求解耦联运动方程,与其他方法相比,这一方法计算相对简单、有效,并可考虑表面波效应和流体的压缩影响.算例表明,这一方法具有较高的精度.

波浪、海流环境中跨海桥梁深水桥墩的地震响应特性

以跨海桥梁深水桥墩为对象,建立可考虑波浪、海流及地震共同作用的精细化双向流固耦合计算模型,系统讨论了不同波、流参数下桥墩的地震响应特性及参数影响规律。结果表明,波、流联合作用时,深水桥墩响应峰值随流速、水深、波高的增加而增大,随波浪周期的增大而减小。波、流及地震共同作用下,桥墩响应幅值大于或小于地震单独作用时,但仍以地震作用为主,其响应特征与地震单独作用时相同;桥墩响应峰值随波浪相位、周期的增加而波动,随波高、水深的增加而增大或减小,随流速的增加而先增大后减小。波、流环境影响桥墩的地震响应,其程度与地震动频谱特性及波、流参数有关,其影响幅度最大可达到30.0%以上,在跨海桥梁抗震设计中应予以考虑。

圆形空心深水桥墩在地震作用下的附加动水压力

基于辐射波浪理论建立了圆形空心桥墩流体控制方程;以自由表面波动条件、水底水质点运动边界条件和结构与水的速度连续条件为边界条件,采用分离变量法推导了圆形空心桥墩内域水体速度势的一般解,进而导出了圆形空心桥墩内域水体附加动水压力的解析式,对希腊Rion-Antirion Bridge桥塔内力响应的计算结果表明,附加动水压力使桥墩的弯矩和剪力明显增大,内域水对桥墩地震响应的影响不可忽略.

深水矩形空心桥墩在地震作用下附加动水压力分析

基于辐射波浪理论建立了矩形空心桥墩流体控制方程,以自由表面波动条件、水底水质点运动边界条件、结构与水的速度连续条件为边界条件,采用分离变量法推导了矩形空心桥墩内、外域水体速度势一般解,进而导出了矩形空心墩内、外域水体的附加动水压力的解析式,对某桥墩自振特性的计算表明,该附加动水压力解析式具有较高的计算精度。

地震动脉冲参数对近断层区深水桥墩动力响应的影响分析

本文采用基于流固耦合理论的势流体计算方法,以某典型铁路深水桥梁为研究对象建立墩-水作用模型,引入人工合成近断层等效速度脉冲方法,量化分析并提炼脉冲参数对深水桥墩动水压力及结构地震响应的影响规律。研究表明:脉冲效应有可能使结构动力响应成倍增大,脉冲峰值Vp、脉冲周期Tp和脉冲类型等3类脉冲参数对深水桥墩动力响应均存在明显影响。随着脉冲峰值Vp的增大,不同水深下桥墩结构的动力响应均增大;当脉冲周期Tp接近桥墩结构自振周期时,其动力响应被明显放大;对于本文算例,C类脉冲的影响最明显,B类次之,A类最小。结合反应谱分析可知,不同脉冲参数的影响方式和幅度有所差别,一定程度上可以根据脉冲波反应谱的频谱强度及周期分布特征解释。进行近断层区深水桥梁抗震设计时,应对比检验不同类型脉冲参数的潜在影响,确保桥梁地震安全。

深水连续刚构桥地震响应分析

本文探讨连续刚构桥在深水中地震响应的特性。首先建立了地震作用下深水桥梁的运动方程,简要阐述了该运动方程的求解方法,应用该运动方程,对一座桥墩淹没水深168m的连续刚构桥进行了地震响应分析,考察了在纵向、横向激励作用下桥墩的内力响应和位移响应特征,探讨了矩形空心截面桥墩内域水、外域水对桥墩地震响应的影响,结果表明,由于墩-水相互作用,桥墩的位移和内力响应均有明显增大,对于矩形空心墩,内域水和外域水的影响应同时计入。

地震作用下深水矩形空心桥墩振动特性分析

基于流固耦合的有限元计算方法,针对水位、水域(内、外)和横隔板这三个因素对深水矩形空心桥墩的自振特性和在地震作用下的动力响应进行了研究,结果表明:水域减小了墩体自振频率,增大了墩顶位移和墩顶加速度等,并随着库区水位的抬升,这一影响愈大;内域水体对桥墩低阶模态自振频率降低显著,外域水体对高阶模态自振频率降低较显著,内、外域水体对墩顶位移和墩顶加速度影响程度接近;有水体时横隔板对桥墩的自振频率降低很大,对墩顶位移和墩顶加速度影响甚微。该研究对优化深水矩形空心桥墩的抗震措施具有重要意义和工程价值。

近、远场地震下深水桥墩动力响应特性对比研究

以某典型铁路深水桥梁等效单墩模型为对象,采用基于流固耦合理论的势流体计算方法,首次对近、远场地震作用下等效单墩结构振动特性及动力响应进行对比分析。结果表明,动水环境的存在会改变桥墩振动特性,随水深增加桥墩自振周期不断增大,30 m水深时第一阶周期增长率达10.4%。墩周动水压力呈抛物线型分布,近场地震下大于远场地震,二者差别随水深增加而增大。近、远场地震下桥墩结构的动力响应存在明显差别,较无水环境,近场地震下墩顶位移、墩底弯矩及剪力峰值分别增大34.5%、37.8%及51.3%;远场地震下三项指标分别增大17.0%、21.8%及40.0%,具有明显速度脉冲的近场地震下结构动力响应显著大于远场地震。具有速度脉冲的近场地震破坏能力更强,在近断层区深水桥梁抗震设计中应特别重视。

考虑结构损伤的深水桥墩动水效应等效附加质量研究

以三种墩高的圆截面深水墩为对象,借助有限元软件建立墩-水相互作用的数值模型,考虑桥墩局部和整体损伤,同时考虑桥梁上部结构的影响,分析不同损伤程度及不同墩顶质量情况下的动水附加质量随水位的变化,并通过动水压力和动力特性分析进行验证.结果表明,对于不同墩高的桥墩,无论是局部损伤还是整体损伤,同一水位不同损伤程度下的动水附加质量几乎不变;考虑墩顶质量对动水附加质量的影响也不大;不同损伤程度及不同墩顶质量下动水压力沿墩身的分布规律没有改变;等效前后的数值模型自振周期拟合较好,损伤前的动水附加质量可适用于损伤后的结构动力分析中.

考虑风浪流作用下的深水桥墩动力响应分析

考虑到跨江跨海大桥桥墩经常受到的是风浪流的共同耦合作用,在进行江海的深水桥墩结构设计时,除了波浪荷载作用之外,还需考虑风浪流环境荷载的影响是必不可少的。基于此,本文在流固耦合研究成果和流体理论基础上,考虑附加质量和流固耦合效应的同时,运用ANSYS有限元软件的流固耦合模块计算深水桥墩在流速及风荷载影响下的响应,并利用数值编程工具MATLB对不同工况下的桥墩响应结果进行分析比较。结果表明:当激励荷载为风浪流时,输入风、浪及流的频谱特性以及风、流的速度都将对深水桥墩结构的动力响应产生不同程度的影响。因此在深水桥墩结构设计时,应该针对待建桥梁所处的地理水文条件,合理的选择环境荷载进行设计计算,以提高结构的安全度。

深水桥墩地震动水压力对大桥地震响应的影响分析

针对现行规范中桥墩总动水压力计算公式存在的不足,提出了考虑动水压力后桥墩随水深分布的计算公式,并在有限元计算模型中采用附加质量方法来考虑地震动水压力的影响,计算了某连续钢构桥的地震时程响应,比较了不考虑、考虑动水压力两种情况下桥梁地震响应的计算结果。结果表明,无论从位移还是内力来说,考虑动水压力后的地震响应均有较大增幅,因此在深水桥墩计算中必须考虑地震动水压力。

考虑流固耦合作用的深水桥墩地震响应分析

地震作用下,深水桥墩与周围水体的耦合振动是一个非常复杂的动力相互作用问题。本文基于非线性Mori-son方程,采用Airy波浪理论,建立了深水桥墩考虑流固耦合作用的有限元模型,应用Newmark-β法提出了求解该耦合非线性方程的算法,并用ANSYS软件和Matlab软件自编了求解程序。以某跨海大桥深水桥墩为算例,对其进行在地震作用下的非线性动力分析,并与已有计算方法进行对比。结果表明:按本文方法计算的墩顶最大位移、墩底最大剪力及墩底最大弯矩均较大,差异最大达到12.5%。因此在极端海况条件下,对深水桥墩进行地震作用下的动力分析时,建议采用本文考虑流固耦合的方法。

近场地震作用下深水桥墩的地震响应分析

近场地震以具有较大的PGV/PGA值及明显的速度脉冲为主要特征,本文分析了不同类型的近场地震对深水桥墩地震响应的影响;采用Morison方程的基本理论,将水视为附加质量,利用有限元方法来分析动水压力对深水桥墩地震响应的影响。通过计算分析得出:具有较大PGV/PGA值的近场地震波会引起桥墩结构较大的地震响应;动水压力对桥墩结构的地震响应有显著的影响,同时近场地震的速度脉冲效应会进一步增大动水压力对深水桥墩地震响应的影响;在矩形深水桥墩设计中,要考虑截面形状效应的影响,选择合适的D/B值。