更全的杂志信息网

多点激励下大跨度连续钢桁架柔性拱桥空间地震响应分析

更新时间:2016-07-05

0 引言

大跨度钢桁架拱桥是连接交通运输和国民经济发展的重要生命线,因其结构轻、跨越能力强、施工快捷方便和外形美观等优点被广泛应用。地震是一种突发性、破坏力很强的自然灾害,研究地震作用下大跨度钢桁架拱桥的地震响应是很有必要的。地震作用分析理论主要有静力理论、反应谱理论、随机振动理论和动力时程分析理论[1],其中静力理论忽略了结构自身动力特性的影响,只适合低矮的、刚度较大的建筑结构;反应谱理论仅能给出结构各振型反应的最大值,而丢失了与最大值和振型组合有关的重要信息,原则上只适用于线弹性结构体系;随机振动理论计算复杂,工程设计中应用较少;动力时程分析理论能够清楚地反映地震的频谱、振幅和持时,同时能够考虑结构的各种特性,随着地震记录的增多和计算机的发展,动力时程分析理论得到了广泛的应用。已有研究表明,多点激励对大跨度桥梁的内力和位移响应均有较大影响[2-4]。近年来,不少学者对大跨度拱桥在地震波一致激励、行波效应和多点激励下的地震响应进行了研究,并取得了一定的成果[5-9]。这些研究主要是针对只有中跨设置拱肋的拱桥、钢-混组合体系拱桥和上承式钢桁架拱桥,而对布置三拱的三跨连续钢桁架拱桥的研究较少。因此本文以某三跨连续钢桁架柔性拱桥为背景,建立空间有限元模型,利用ANSYS/Transient Dynamism,采用时程分析法,对该桥在一致激励和多点非一致激励作用下的地震响应进行分析,以期为相似桥梁的抗震设计提供一定的参考价值。

我们和孩子之间到底隔着多远的距离?我们有多久没俯下身子跟孩子好好说话?听孩子表达的时候有没有真正听懂?因为没听懂又给孩子贴错过多少标签?孩子的头上戴着我们多少“想当然”的帽子?

1 计算模型

1.1 工程概况

本文以银川机场黄河特大桥为背景,主桥全长为1 200 m,孔跨布置为1~96 m简支钢桁梁+2联3×168 m连续钢桁架柔性拱+1~96 m简支钢桁梁。简支钢桁梁和连续钢桁柔性拱桥均为下承式钢桁梁结构,主桁宽13.8 m,桁高12.8 m,拱圈矢高28 m,矢跨比1/4.71,桥面采用正交异性钢桥面板,宽12.7 m。大桥采用双线交通设置,线路等级为客运专线,桥址区地震动峰值加速度采用0.2g,桥梁按Ⅷ度设防。连续钢桁架柔性拱几何图形如图1所示。

图1 几何图形(单位:m) Fig.1 The geometrical figure (Unit:m)

1.2 有限元模型

考虑该桥桥式的对称性,本文只分析三跨连续钢桁架拱桥的空间地震响应。为真实反映结构的空间地震响应,利用大型有限元软件ANSYS建立了三跨连续钢桁架柔性拱桥的三维空间有限元模型,如图2所示。

图2 有限元模型 Fig.2 Finite element model

在有限元建模中主桁、拱肋、平联、横联和桥门架均采用空间梁单元模拟,桥面板运用梁格法简化实现。根据结构的支承条件,通过耦合自由度方式将上部结构和桥墩连接起来。在非线性地震时程分析中,要考虑结构的自重和阻尼效应。由于自重是恒荷载,在地震时程分析中不能有时间积分,故本文采用连续求解法处理。结构的阻尼采用Rayleigh阻尼,其数学表达式为:C=α×M+β×K,式中:αβ分别为质量阻尼和刚度阻尼,其值取结构的前两阶频率计算而得[10-11]

社区医疗机构作为当前社区群众就医诊疗的重要场所,扮演重要的社会角色,近年来经营管理中更注重整体服务质量的提升,使患者“看病难”问题得以解决[1]。值得注意的是,社区医疗机构在提升其服务质量中,药房服务质量极为关键,原因在于大多患者用药中仍存在用药不合理情况,导致药物治疗效果受到影响,甚至出现用药安全问题[2]。对此考虑引入药学服务模式,使药房服务质量得到提高。本次研究将对药学服务模式应用于社区药房取得的效果进行分析。

“三顾茅庐”故事,典出《三国志》。刘备选诸葛亮,重在诸葛亮的“择”,“臣本布衣,躬耕于南阳,苟全性命于乱世,不求闻达于诸侯,先帝不以臣卑鄙,猥自枉屈,三顾臣于草庐之中”。正是基于这一选择,才有东汉末年“三分天下有其一”的“蜀汉政权”。

2 地震分析理论

2.1 地震动力方程

大跨度桥梁结构属于多自由度体系,其地震运动方程可表示为[12-15]:

(1)

式中:Xs分别为非支承处自由度的绝对加速度、速度和位移向量;MssCssKss为非支承处相应的质量、阻尼和刚度矩阵;Xg分别为支承处自由度的绝对加速度、速度和位移向量;MggCggKgg为支承处相应的质量、阻尼和刚度矩阵;MgsCgsKgs为支承处自由度和非支承处自由度耦合的质量、阻尼和刚度矩阵;MsgCsgKsg为非支承处自由度和支承处自由度耦合的质量、阻尼和刚度矩阵。

当结构只受地震荷载作用时,式(1)中的Fs=0,仅有支承反力Fg。将(1)展开得:

(2)

[4] 刘洪兵,朱唏.大跨度斜拉桥多点支承激励地震响应分析[J].土木工程学报,2001,34(6):38-44.

400 mm的水泥井管比400 mm的钢井管节约费用约为238元/m(其中钢井管单价约为318元/m,水泥井管单价约为80元/m),成孔直径800 mm的水泥井管比成孔700 mm的滤料、粘土球、40目锦纶滤网等辅材增加费用约57元/m,人工费增加约20%,即57元/m,机械设备费增加约20%,即126元/m。故不论采用水泥井管还是钢井管,总体费用相差不大。

(3)

墩底本身不发生振动,其随地基按照地震动输入运动,故式(3)中通过静力方法求解出拟静力位移,拟静力位移的表达式为:

此外,也可开展乡镇级别的幼儿教师培训,让教师们充分了解幼儿一日活动的基本理念及详细规则。培训中可以就某些集中问题进行分组讨论,例如幼儿的晨间锻炼运动有哪些具体的要求,需要注意哪些细节,教师应该做什么工作,具体怎么执行等。在讨论的基础上,让教师们撰写自己的心得体会,总结如何才能够将幼儿一日保教活动执行得更好,真正地理解并做到幼儿教师规范细则。

(4)

(1) 地震波横向输入时,拱肋横向位移较大,纵向位移较小,不同工况下,横向位移峰值比可达2.4倍;同理纵向输入时,纵向位移较大,横向位移较小,不同工况下,纵向位移峰值比可达2.6倍;竖向地震波对桥梁结构水平位移影响较小;拱脚B处的横向位移接近0,拱脚C处的横、纵向位移接近0,这是因为拱脚B处为活动支座,限制了横向位移,拱脚C为固定支座,支座类型对结构地震位移响应影响也很大。

LIU Hongbing,ZHU Xi.Seismic Response Analysis of Long-span Cable-stayed Bridges Under Multiple-supported Excitations[J].China Civil Engineering Journal,2001,34(6):38-44.

联立式(2)、(3)和(4)得:

(5)

一般结构阻尼对式(5)右边的影响可以忽略,故式(5)简化为:

(6)

联立式(4)、(6)求出拟静力位移和动位移,然后由单元刚度方程即可求出各单元的内力。

(5)铸石板。铸石分为普通铸石和微晶铸石。铸石有良好的耐磨、耐腐蚀性能,其耐磨性能比钢板、铸铁高几倍至十余倍,有耐磨王之称。特别是在高温、高压、酸碱介质、磨损介质作用下的设备,使用铸石板,可以大大提高设备寿命和工作性能。

2.2 地震动选择

本文采用典型的天津地震波和El-Centro波为地震激励研究大桥的空间地震响应,取时间步长δt=0.1 s,计算时间历程为19 s,时间步长共计190步。桥址区地震动峰值加速度采用0.2g,保持地震波的频谱特征,调整其水平、竖向加速度。图3~4分别为调整后的天津波、El-Centro波水平和竖向加速度时程曲线。

图3 峰值调整后天津波水平、竖向加速度时程曲线 Fig.3 Horizontal and vertical acceleration time history curves under Tianjin wave after adjusting the peak value

图4 峰值调整后El-Centro波水平、竖向加速度时程曲线 Fig.4 Horizontal and vertical acceleration time history curves under El-Centro wave after adjusting the peak value

3 地震响应计算结果

3.1 多点非一致激励

地震波在传播过程中,地面的运动在时间和空间上具有高度的变化性,对于大跨度桥梁而言,各桥墩所处的地质条件可能具有显著的差别,因此在分析大跨度桥梁空间地震响应时,有必要考虑多点非一致激励不同输入的情况。本文以天津波和El-Centro波为激励源,分别在AB墩输入El-Centro波,在CD墩输入天津波,考虑了4种地震荷载工况下桥梁的地震响应。4种地震荷载工况分别为:(1)地震波横向输入;(2)地震波纵向输入;(3)地震波横向+竖向组合输入;(4)地震波纵向+竖向组合输入。

通过编制APDL代码计算得到上述多点非一致激励下4种工况下大桥的空间地震响应,拱肋轴力和主桁弯矩包络图如图5~6所示,大桥主要控制截面的内力和位移峰值如表1~2所示。

由计算图表可知:

(1) 拱肋轴力峰值出现在拱脚和边墩附近截面,主桁弯矩峰值出现在拱脚附近截面,其原因主要是地震荷载作用下地震效应是通过桥墩传递到上部结构,故引起拱脚和边墩附近截面较大的内力。为了安全起见,建议加强桥墩附近桥梁结构的设计,同时在墩顶采用减隔震措施以减小地震对上部结构的影响。

(2) 地震波组合输入下,桥梁结构大部分构件的内力较其单向输入下结构内力大,拱脚轴力和面内弯矩最大分别可达到1.28和8.32倍,所以在桥梁结构抗震设计中,有必要考虑地震波的空间传播特性。

图5 拱肋轴力包络图 Fig.5 Envelope map of the axial force of arch rib

图6 主桁弯矩包络图 Fig.6 Envelope map of the bending moment of main truss

表1 多点非一致激励不同地震荷载工况下各主要截面内力峰值 Table 1 Peak internal force of main sections subjected to different seismic load conditions under multi-support non-uniform excitations

工况轴力/MN拱脚B中跨拱顶拱脚C面内弯矩/(MN·m)拱脚B1/2中跨主桁拱脚C面外弯矩/(MN·m)拱脚B拱脚C①34.3268.58515.7872.6711.8972.4790.5460.754②17.3649.11732.8490.1712.0060.4890.3720.508③37.5677.92816.4213.0592.1153.8370.5030.669④22.1558.20830.4001.4232.1092.3620.3160.418

表2 多点非一致激励不同地震荷载工况下各主要节点位移峰值 Table 2 Peak displacement of main nodes subjected to different seismic load conditions under multi-support non-uniform excitations L/m

工况左边跨1/2拱肋纵向横向主桁纵向横向中跨1/2拱肋纵向横向主桁纵向横向右边跨1/2拱肋纵向横向主桁纵向横向①0.0763.4390.0673.3400.1651.3690.0111.3730.0940.1170.0960.159②0.1800.0430.1750.0520.1790.0670.1820.0860.1850.0990.1940.135③0.0963.4400.0883.3420.1571.3700.0271.3730.1150.1150.1170.157④0.2110.0430.2080.0530.3280.0680.1980.0860.2170.0960.2270.132

(3) 拱肋、主桁横向位移在每跨跨中位置较大,纵向位移沿桥长变化相对比较平缓,其原因主要是桥梁的横向刚度较纵向刚度小。El-Centro波横向输入时引起的横向位移很大,其主要是由地震波特性引起的。桥梁抗震设计中,应根据桥址地质条件多选择几组地震波进行地震响应分析,同时加强桥梁的横向刚度。

3.2 一致激励

地震波一致激励分析有两种方法,分别是一致加速度输入法和一致位移输入法。本文以天津波为激励源,采用一致加速度输入法,按照4种地震荷载工况对大桥地震响应进行分析。一致激励作用下,拱肋的横、纵向位移包络图如图7所示,大桥主要控制截面的内力峰值如表3所列。

我国金融机构应当积极履行自身的责任,树立良好的社会形象,就各类公共关系应当妥善处理。当前,海外社会责任状况受到了国际社会的关注,金融机构应当认真履行社会责任情况,合理评价金融机构标准与内容,企业领导与人员需要遵纪守法、诚信经营、促使金融企业更好的融合在当地社会中。为减少文化差异引发的管理风险,应当积极主动去化解各类利益纠纷与冲突,开展属地化经营管理,合理聘用当地员工,切实维护员工的权益,树立良好的社会形象。政府部门应当鼓励金融机构积极参加公益慈善事业,支持当地慈善事业的发展。

图7 拱肋位移包络图 Fig.7 Envelope map of the displacement of arch rib

表3 一致激励不同地震荷载工况下各主要截面内力峰值 Table 3 Peak internal force of main sections subjected to different seismic load conditions under uniform excitation

工况轴力/MN拱脚B中跨拱顶拱脚C面内弯矩/(MN·m)拱脚B1/2中跨主桁拱脚C面外弯矩/(MN·m)拱脚B拱脚C①15.2726.80415.2590.4470.7030.4510.5050.494②15.2726.80436.5470.4471.9110.9710.2890.550③15.2726.80415.2580.5050.7280.4590.5320.523④15.2726.80433.1420.4551.9000.9660.2970.518

由计算图表可知:

式中:R为影响矩阵。

[1] 宋瑞华.中承式钢箱系杆拱桥地震响应研究[D].兰州:兰州理工大学,2014.

(3) 同种工况下,地震波多点非一致输入较一致激励作用拱脚轴力和面内弯矩分别可达2.5和8.4倍,考虑地震波非一致作用很有必要。

4 结论

通过建立大跨度连续钢桁架柔性拱桥空间有限元模型,采用动态时程分析法,考虑地震波传播的空间效应,分别按多点非一致和一致激励输入的不同地震工况分析了大桥的空间地震响应,得到以下结论:

(1) 多点非一致激励作用下,拱肋轴力、主桁弯矩峰值出现在拱脚和边墩附近。为了安全起见,建议加强拱脚和桥墩附近桥梁截面的设计,同时在墩顶采用减隔震措施以减小地震对上部结构的影响。

(2) 地震波组合输入下,桥梁结构的内力较其单向输入下结构内力大,拱脚轴力和面内弯矩最大分别可达到1.28和8.32倍。在桥梁结构抗震设计中需考虑地震波的空间传播特性。

在农业建设项目的前期工作中,主要进行的是有关功能的多方面论证和社会效益、经济效益等中心点的预测。现阶段农业建设项目中普遍存在各种各样的矛盾、缺陷和难以解决的问题,这些问题的出现大多都归结于前期管理工作的不科学、不合理、不规范。因此,甲方基建部门应在项目申报实施过程中,通过不断的学习总结,努力提高管理水平,最大程度的减少问题,确保项目顺利实施。

(3) 地震波横向输入对横向位移影响大,对纵向位移影响小,横向输入较纵向输入拱肋横向位移峰值比可达2.4倍;同理纵向输入时对纵向位移影响大,对横向位移影响小,纵向输入较横向输入拱肋纵向位移峰值比可达2.6倍;竖向地震波对桥梁结构水平位移影响较小。

SONG Ruihua.Study on Seismic Response of Half-through Steel Box Tied Arch Bridge[D].Lanzhou:Lanzhou University of Technology,2014.

(5) 结构的支座形式对结构构件地震响应结果也有一定的影响;在大跨度钢桁架拱桥抗震设计时,建议结合场地类型选择几组地震波,考虑地震的空间和时间效应,按照不同组合、不同工况分别研究结构的地震响应。

不幸的是,我们在管理数据所有权方面没有多少经验,这本身就是比管理土地或机器更困难的任务。数据随处可见,同时也无处可寻,它们可以光速移动,你可以随心所欲复制它们。收集的关于我的DNA、大脑和生活的数据是属于我、政府、公司、还是全体人类?

参考文献(References)

(2) 一致激励下,地震波纵向、纵向竖向组合输入对设置固定支座拱脚C的内力影响较大,轴力和面内弯矩较设置活动支座拱脚B的2.4和2.2倍;其他位置在不同工况下的内力变化很小,支座类型对结构地震内力响应影响很大。

(4) 结构大部分构件内力在多点非一致激励下较一致激励下大。同种工况下,地震波多点非一致输入较一致激励作用拱脚轴力和面内弯矩分别可达2.5和8.4倍。考虑地震波非一致作用很有必要。

[2] 刘爱荣,张俊平,禹奇才,等.多点激励下大跨续钢架拱组合桥的空间地震响应分析[J].暨南大学学报(自然科学版),2007,28(3):246-250.

LIU Airong,ZHANG Junping,YU Qicai,et al.Spatial Seismic Response Analysis of Long-span Combined Bridge of Continuous Rigid-frame and Arch Structure Under Multiple Support Excitation[J].Journal of Jinan University (Science and Technology),2007,28(3):246-250.

[3] 刘春城,张哲,石磊.多支承激励下自锚式悬索桥空间地震反应分析[J].哈尔滨工业大学学报,2004,36(11):1568-1570.

LIU Chuncheng,ZHANG Zhe,SHI Lei.Spatial Seismic Response Analysis of Self-anchored Suspension Bridges Subjected to Multiple-supported Excitations[J].Journal of Harbin Institute of Technology,2004,36(11):1568-1570.

结构的总位移可以分解成拟静力位移和动位移,静位移是由支点位移引起的,动位移是由结构的惯性引起的[16-17]。各节点总位移可表示为式(3):

因此,在研究裂隙系统和连续介质系统横向耦合时,可以用线单元(裂隙网络中两个裂隙交叉点之间裂隙段)对裂隙介质进行离散化,用平面四边形单元对连续介质进行离散化,对所有节点进行统一编号,求得各个单元的渗透矩阵,按照节点连接关系组装在一起形成总体渗透矩阵,进行整体求解。

14.为提高母猪的受胎率和产仔数,建议在发情中期肌注“绒促性素(HCG)”1 000~2 000单位,可促进母猪发情表现,卵泡充分发育成熟并排卵,配种前一小时肌注“促排卵素3号(LHRH-A3)”25μg,每头平均每胎能多产仔1.5头。

[5] 赵灿晖,周志祥.大跨度上承式钢桁拱桥的地震响应分析[J].铁道科学与工程学报,2006,5(3):6-11.

ZHAO Canhui,ZHOU Zhixiang.Seismic Response Analysis of Long-span Steel Braced Deck-type Arch Bridge[J].Journal of Railway Science and Engineering,2006,5(3):6-11.

[6] 刘爱荣,唐潘,禹奇才,等.行波激励下大跨度拱桥随机地震响应分析[J].广州大学学报(自然科学版),2011,10(3):51-55.

LIU Airong,TANG Pan,YU Qicai,et al .Random Seismic Response of Long-span Arch Bridge Under Effect of Traveling Wave[J].Journal of Guangzhou University (Natural Science Edition),2007,10(3):51-55.

[7] LIU Airong,YU Qicai,ZHANG Junping.Seismic Response of Long Span Continuous Rigid-frame Arch Bridge[J].Journal of Shenzhen University (Science and Engineering),2007,24(3):228-232.

[8] 陈代海,郭文华.大跨度钢桁架拱桥的空间地震响应分析[J].中南大学学报(自然科学版),2010,41(4):1590-1596.

CHEN Daihai,GUO Wenhua.Spatial Seismic Response Analysis of Long-span Steel Truss Arch Bridge[J].Journal of Central South University (Science and Technology),2010,41(4):1590-1596.

[9] 禹奇才,刘爱荣,唐潘,等.大跨度拱桥随机地震响应分析[J].中山大学学报(自然科学版),2011,50(4):33-36.

YU Qicai,LIU Airong,TANG Pan,et al.Random Seismic Response Analysis of Long-span Arch Bridge[J].Acat Scientiarum Naturalium Universiyis Sunyatseni (Science and Technology),2011,50(4):33-36.

[10] 马荣鑫,许剑.大跨钢桁架拱桥地震响应有限元分析[J].计算机辅助工程,2014,23(6):103-107.

MA Rongxin,XU Jian.Finite Element Analysis on Seismic Response of Large-span Steel Truss Arch Bridge[J].Computer Aided Engineering,2014,23(6):103-107.

[11] 杨华平,钱永久,邵长江,等.行波效应对大跨度上承式钢桁拱桥地震响应的影响[J].铁道建筑,2014(2):8-10.

YANG Huaping,QIAN Yongjiu,SHAO Changjiang,et al.Influence of Traveling Wave Effect on the Seismic Response of Long-span Steel Truss Arch Bridge[J].Railway Engineering,2014(2):8-10.

[12] 高大峰,刘伯栋,张静娟.中承式钢筋混凝土拱桥自振特性分析[J].西北地震学报,2009,31(1):75-79.

GAO Dafeng,LIU Bodong,ZHANG Jingjuan.Analysis on Self-vibration Characteristics of Half-through Reinforced Concrete Arch Bridge[J].Northwestern Seismological Journal,2009,31(1):75-79.

[13] 谢旭.桥梁结构地震响应分析与抗震设计[M].北京:人民交通出版社,2006:57-58.

XIE Xu.Seismic Response and Earthquake Resistant Design of Bridge[M].Beijing:China Communications Press,2006:57-58.

[14] 范立础.桥梁抗震[M].上海:同济大学出版社,1997:32-33.

其中, r为NI的长度,tp (1 p r)是NI的所有项目中其支持度最大的单项目,Is为NI的所有2_子项集至(r-1)_子项集中其支持度最大的子项集.

FAN Lichu.Bridge Aseismic[M].Shanghai:Tongji University Press,1997:32-33.

[15] 李正英,李正良.空间地震动作用下大跨度拱桥地震响应分析[J].重庆大学学报,2009,32(8):921-924.

LI Zhengying,LI Zhengliang.Seismic Response of Long-span Arch Bridge Under Spatially Variable Seismic Exicitation [J].Journal of Chongqing University,2009,32(8):921-924.

[16] 宗周红,赖苍林,林建筑.基于环境振动的既有预应力连续刚构桥地震响应分析[J].铁道学报,2005,27(5):83-91.

ZONG Zhouhong,LAI Canglin,LIN Jianzhu.Ambient Vibration-based Seismic Response Analysis of an Existing Prestressed Continuous Rigid-framed Bridge[J].Journal of the China Railway Society,2005,27(5):83-91.

[17] XU Kaiyan,WEI Demin,LIU Can.Earthquake Response Analysis of Cable-stayed Bridges Under Uniform And Multiple-support Excitation[J].Science Technology and Engineering,2007,7(10):2288-2291.

对于玉溪市油菜产业壮大发展的几点思考:①通过选育、引进高油酸型[11-12]、菜用型[13-14]、饲料型[15]等特种用途油菜品种,进行试验、示范及推广,研究开发油菜保健、菜用、饲用等功能与产业附加值;②在油菜种植区域特别是广大山区大力发展油菜—烤烟轮作制度,实现山地生态循环产业发展,用地养地,促进烟、油同步协调发展;③打造油园、花园、菜园、蜜园“四园”(油菜籽榨油,借助油菜花发展旅游,菜薹做蔬菜、腌菜,油菜花发展养蜂业)经济的特点,提升油菜产业的经济效益、社会效益、生态效益,这些对于推动玉溪乃至全省油菜产业持续健康发展和油料安全具有深远意义。

施成,蔺鹏臻,周朋,何志刚
《地震工程学报》 2018年第02期
《地震工程学报》2018年第02期文献

服务严谨可靠 7×14小时在线支持 支持宝特邀商家 不满意退款

本站非杂志社官网,上千家国家级期刊、省级期刊、北大核心、南大核心、专业的职称论文发表网站。
职称论文发表、杂志论文发表、期刊征稿、期刊投稿,论文发表指导正规机构。是您首选最可靠,最快速的期刊论文发表网站。
免责声明:本网站部分资源、信息来源于网络,完全免费共享,仅供学习和研究使用,版权和著作权归原作者所有
如有不愿意被转载的情况,请通知我们删除已转载的信息 粤ICP备2023046998号