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考虑场地效应的隔震曲线梁桥地震系统可靠度
1
作者 李喜梅 范朋辉 +1 位作者 李万润 母渤海 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第9期3871-3883,共13页
采用概率密度演化方法系统研究了不同场地条件下的地震随机激励对隔震曲线梁桥抗震性能的影响。首先,建立了隔震曲线梁桥非线性有限元分析模型,并采用谱表示-随机函数法进行多维非平稳随机地震动的降维模拟;其次,通过循环输入随机激励,... 采用概率密度演化方法系统研究了不同场地条件下的地震随机激励对隔震曲线梁桥抗震性能的影响。首先,建立了隔震曲线梁桥非线性有限元分析模型,并采用谱表示-随机函数法进行多维非平稳随机地震动的降维模拟;其次,通过循环输入随机激励,分析曲线梁桥的非线性动力时程;最后,基于响应时程数据求解具有吸收边界条件的Li-Chen方程,并分析不同工况下曲线梁桥随机动力响应及其系统可靠度的变化规律。研究结果表明:地震动的场地效应对曲线梁桥动力响应具有显著影响;不同场地条件下的地震动频率分布差异导致曲线梁桥主梁、桥墩和支座的响应规律出现较大差异;当地震动能量集中在高频时,地震主要影响曲线梁桥主梁的响应,当地震动能量集中在低频时,地震主要影响桥墩和支座的响应;曲线梁桥在非平稳随机地震激励作用下,结构位移概率密度函数不符合正态分布,并且存在明显的时滞现象;曲线梁桥在较硬场地条件下的系统可靠度较高,在软场地条件下的系统可靠度较低,因此,需要着重关注曲线梁桥在软场地条件下的抗震设计。 展开更多
关键词 概率密度演化法 谱表示-随机函数法 多维非平稳激励 动力可靠度 隔震曲线梁桥
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多重摩擦摆新型隔震支座的理论分析及数值模拟
2
作者 李喜梅 牛珂欣 +1 位作者 苏润田 母渤海 《防灾减灾工程学报》 北大核心 2025年第4期859-869,共11页
传统的摩擦摆支座虽然耗能能力强,但存在支座本身位移过大的问题。因此在三重摩擦摆支座的基础上,结合形状记忆合金(SMA)拉索提出了多重摩擦摆新型隔震支座(STFPB),介绍了其基本构成和隔震原理,利用力学平衡原理对摩擦摆隔震支座进行了... 传统的摩擦摆支座虽然耗能能力强,但存在支座本身位移过大的问题。因此在三重摩擦摆支座的基础上,结合形状记忆合金(SMA)拉索提出了多重摩擦摆新型隔震支座(STFPB),介绍了其基本构成和隔震原理,利用力学平衡原理对摩擦摆隔震支座进行了理论分析,推导出多重摩擦摆新型隔震支座的刚度和等效粘滞阻尼比,构造了多重摩擦摆新型隔震支座的四折线滞回模型。采用有限元软件ABAQUS对多重摩擦摆新型隔震支座进行实体单元建模,模拟低周反复荷载作用下该支座的滞回特性与回复特性,并分别研究了竖向荷载、水平位移幅值、SMA拉索的数量和直径以及水平激励角度对其的耗能影响。研究结果表明:(1)理论分析和数值模拟结果吻合较好,验证了提出的滞回模型计算公式的正确性;(2)相比传统的三重摩擦摆支座,多重摩擦摆新型隔震支座的滞回曲线饱满,具有良好的滞回性能;(3)耗能能力随竖向荷载的增大、水平位移幅值的增大以及SMA拉索的增多而增强;(4)45度激励作用下布置4根SMA拉索的刚度和耗能最大,在进行支座布置时应考虑SMA拉索的布置位置。 展开更多
关键词 摩擦摆隔震支座 低周反复 滞回特性
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主余震序列作用下考虑断层距的桥梁风险分析 被引量：1
3
作者 李喜梅 苏润田 +1 位作者 李明睿 母渤海 《地震研究》 CSCD 北大核心 2024年第2期300-310,共11页
为了提高震害预测和结构震后性能评估的准确性和合理性,提出了一种考虑断层距衰减的主余震序列构造方法,并使用该方法构造了50组相关场地的地震动;以一座三跨连续梁桥为研究对象,使用OpenSees抗震分析软件进行非线性动力分析,采用改进的... 为了提高震害预测和结构震后性能评估的准确性和合理性,提出了一种考虑断层距衰减的主余震序列构造方法,并使用该方法构造了50组相关场地的地震动;以一座三跨连续梁桥为研究对象,使用OpenSees抗震分析软件进行非线性动力分析,采用改进的Park-Ang损伤指标建立易损性曲线,分析断层距对连续梁桥在不同设防主余震序列下的损伤指数和破坏概率的影响;提出震后危险性分析方法,对比分析了考虑断层距的主余震序列对桥梁结构的震后风险性影响。结果表明:余震的发生导致结构的损伤概率提高了10倍以上;在断层距10 km范围内的结构发生中度及以上破坏的风险性较大;提高设防地震等级能有效避免结构在主余震序列作用下发生严重或倒塌破坏;在震后救援和重建时考虑断层距的影响可以防止造成二次伤害。 展开更多
关键词 桥梁结构 主余震序列 断层距 易损性分析 风险性分析
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不同地震激励方向下隔震曲线梁桥易损性分析
4
作者 李喜梅 蒲奎 +1 位作者 杨国俊 母渤海 《地震工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期26-38,共13页
为进一步评估隔震曲线梁桥在地震激励下的抗震性能,从地震易损性角度出发并兼顾考虑地震激励方向对其易损性的影响。利用APDL建立采用板式橡胶支座的隔震曲线梁桥有限元模型,从PEER中选取同一地震事件中的近断层地震动,按规范规定比例... 为进一步评估隔震曲线梁桥在地震激励下的抗震性能,从地震易损性角度出发并兼顾考虑地震激励方向对其易损性的影响。利用APDL建立采用板式橡胶支座的隔震曲线梁桥有限元模型,从PEER中选取同一地震事件中的近断层地震动,按规范规定比例输入水平双向地震动进行非线性动力时程分析,结合地震响应与损伤指标计算得到各构件地震易损性曲线;考虑地震激励方向的变化,通过MATLAB编程绘制得到桥梁结构构件(桥墩与支座)以及整体系统的地震易损性曲面,分析探讨地震激励方向对隔震曲线梁桥易损性的影响。结果表明:不同极限状态下各桥墩切向损伤条件概率明显大于其径向,各支座的切向与径向易损性相差不大,但仍是各支座的切向易损性略大于径向易损性;桥梁各构件(桥墩与支座)切向易损性对地震激励方向均表现出很强依赖性,而径向易损性对其的依赖性相对较弱,且伴随损伤等级的提高,构件易损性对地震激励方向更加敏感;桥梁整体系统易损性对地震激励方向的变化不太敏感,且因各构件响应之间的相关性较高,其系统易损性更接近于易损性最大的构件——易损性下限;当进行隔震曲线梁桥抗震性能评估时,应考虑不同地震激励方向对其地震易损性的影响,从而使得易损性分析结果更加合理,能够更加真实地反映隔震曲线梁桥的实际损伤状态。 展开更多
关键词 隔震曲线梁桥 抗震性能 地震激励方向 易损性曲面
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多维地震激励下曲线梁桥简化模型及最不利输入方向研究 被引量：14
5
作者 李喜梅 杜永峰 母渤海 《地震工程学报》 CSCD 北大核心 2020年第2期304-310,共7页
曲线梁桥只有在某一特定方向输入地震动时,结构某点或某截面的内力(或应力)才能达到最大值,需要沿多个可能方向输入计算才能确定地震动最不利输入方向。根据隔震曲线梁桥受力特点,将桥梁上部结构和桥墩简化均具有两个水平自由度和一个... 曲线梁桥只有在某一特定方向输入地震动时,结构某点或某截面的内力(或应力)才能达到最大值,需要沿多个可能方向输入计算才能确定地震动最不利输入方向。根据隔震曲线梁桥受力特点,将桥梁上部结构和桥墩简化均具有两个水平自由度和一个围绕质量中心轴扭转自由度的堆积质量模型,建立双质点六自由度简化分析模型,通过求解曲线梁桥的动力学方程研究结构的动力特性和地震动行为。算例表明,双质点模型计算结果与传统的有限元模型基本一致,且计算方法简单,可以考虑各种敏感因素的影响,借助编程更适合提出规律性的设计方法。进而在双质点模型基础上应用MATLAB编程探讨多维地震作用下曲线梁桥地震波最不利输入方向的问题,针对不同参数的隔震曲线梁桥,改变相关参数后只需运行一次就可以实现最不利输入角度的确定,可为有限元法最不利地震波输入方向的确定提供参考,并大大减少多个方向输入试算的工作量。 展开更多
关键词 曲线梁桥 双质点模型 地震激励 动力响应 最不利输入方向
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基于序列最优控制算法的隔震曲线梁桥非线性振动控制研究 被引量：2
6
作者 李喜梅 王建成 +1 位作者 杜永峰 母渤海 《地震工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第2期279-286,共8页
强震作用下隔震曲线梁桥会产生较大的弹塑性变形,需要采取一定的控制措施以保证其安全性。采用经典的Bouc-Wen模型,建立考虑上部结构偏心的隔震曲线梁桥的非线性动力方程,求解罕遇地震作用下结构的动力响应。针对隔震曲线梁桥罕遇地震... 强震作用下隔震曲线梁桥会产生较大的弹塑性变形,需要采取一定的控制措施以保证其安全性。采用经典的Bouc-Wen模型,建立考虑上部结构偏心的隔震曲线梁桥的非线性动力方程,求解罕遇地震作用下结构的动力响应。针对隔震曲线梁桥罕遇地震作用下产生的较大弹塑性变形,建立隔震曲线梁桥的非线性振动控制方程,将该方程等效线性化后采用序列最优控制算法(SOC)和经典线性最优控制(COC)对桥梁进行振动控制研究。结果表明:在罕遇地震下,隔震曲线梁桥的下部结构与隔震层都已屈服进入塑性阶段,且有少量的残余位移产生;序列最优控制算法和经典线性最优控制都能有效地减小隔震曲线梁桥弹塑性状态下的平动位移与残余位移,并有效抑制曲线桥的扭转效应,其中序列最优控制算法较经典最优控制更能显著削减隔震曲线梁桥的峰值响应。 展开更多
关键词 隔震曲线梁桥 BOUC-WEN模型 序列最优控制算法
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多维非平稳随机激励下隔震曲线梁桥的非线性振动控制 被引量：5
7
作者 李喜梅 王建成 母渤海 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第12期67-74,187,共9页
隔震曲线梁桥的平面不规则性引起的弯扭耦合效应,使其地震响应与隔震直梁桥相比更加复杂,为了有效的抑制隔震曲线梁桥地震中过大的梁体及支座位移,采取半主动控制策略来保证其安全性。采用经典的Bouc-Wen模型,建立考虑上部结构偏心的隔... 隔震曲线梁桥的平面不规则性引起的弯扭耦合效应,使其地震响应与隔震直梁桥相比更加复杂,为了有效的抑制隔震曲线梁桥地震中过大的梁体及支座位移,采取半主动控制策略来保证其安全性。采用经典的Bouc-Wen模型,建立考虑上部结构偏心的隔震曲线梁桥非线性振动控制方程,将该方程等效线性化后,输入考虑扭转分量的多维非平稳随机激励。利用混合精细积分法对无控、经典最优控制(COC)以及序列最优控制(SOC)后的隔震曲线梁桥进行随机响应分析。结果表明:在罕遇非平稳随机激励下,隔震曲线梁桥的动力响应呈现出非平稳特性,且考虑扭转分量的多维非平稳随机激励对隔震曲线梁桥动力响应影响要大于未考虑扭转分量下的;运用经典最优控制以及序列最优控制控制下的隔震曲线梁桥各个方向的的动力响应都有明显的减小,且结构动力响应的非平稳特性也得到了明显的抑制。 展开更多
关键词 隔震曲线梁桥 BOUC-WEN模型 多维非平稳激励 精细积分法 序列最优控制(SOC)
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人工主余震作用下桥墩结构损伤预测评估分析 被引量：7
8
作者 李喜梅 李明睿 母渤海 《地震工程学报》 CSCD 北大核心 2021年第6期1402-1408,共7页
主余震作用下,断层距(RJB)和余震次数的不同对结构造成的损伤也大不相同,进行主余震序列下桥梁损伤评估时需要考虑断层距、余震次数等影响因素。基于OpenSees平台,以一座连续梁桥为例,根据人工主余震构造时不同的影响因素,选用余震衰减... 主余震作用下,断层距(RJB)和余震次数的不同对结构造成的损伤也大不相同,进行主余震序列下桥梁损伤评估时需要考虑断层距、余震次数等影响因素。基于OpenSees平台,以一座连续梁桥为例,根据人工主余震构造时不同的影响因素,选用余震衰减和PGA调幅的人工主余震构造法构造主余震序列进行结构损伤分析,并与实际主余震事件的损伤结果作对比,研究人工构造主余震序列预测结构损伤的可行性。结果表明:基于PGA调幅构造主余震的方法,当考虑余震衰减时,能够较好模拟出结构在实际主余震地震作用下造成的最终损伤,能够较合理的预测结构在实际主余震序列中的损伤指标;对区域主余震作用下的桥梁进行损伤评估时,需要考虑断层距和余震次数影响因素,桥梁距断层距RJB越近时结构的损伤状态越严重,余震发生次数越多则结构的损伤增量就越大,并且结构在人工主余震作用下RJB越大的地方,结构损伤增量误差程度越小,预测的损伤状态就越接近实际的损伤状态。 展开更多
关键词 主余震序列 损伤增量分析 连续梁桥 区域震害预测
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钢-混组合梁桥车桥耦合竖向振动分析 被引量：3
9
作者 李喜梅 徐伟 母渤海 《沈阳工业大学学报》 CAS 北大核心 2022年第2期227-233,共7页
针对车桥耦合作用下钢混组合梁桥竖向振动响应及冲击效应问题,运用ANSYS软件建立有限元模型,基于分离迭代法编写车桥耦合振动求解程序,采用Newmark-β法求得不同因素下钢混组合梁桥边跨跨中竖向位移响应并据此评价行人舒适度.结果表明:... 针对车桥耦合作用下钢混组合梁桥竖向振动响应及冲击效应问题,运用ANSYS软件建立有限元模型,基于分离迭代法编写车桥耦合振动求解程序,采用Newmark-β法求得不同因素下钢混组合梁桥边跨跨中竖向位移响应并据此评价行人舒适度.结果表明:车速变化对钢混组合梁桥竖向振动影响较小;车重对该桥型竖向振动影响比较明显;桥面不平顺是该桥型竖向振动最重要的影响因素.重车过桥时,宜将车速限值在40~60 km/h范围内,可有效减少对桥梁的冲击,同时桥面不平顺对冲击系数有明显影响,要加强桥面养护;桥面不平顺是求得的冲击系数数值解和规范限值之间产生差异的最重要影响因素. 展开更多
关键词 钢混组合梁桥 车桥耦合振动 桥面不平顺 NEWMARK-Β法 分离迭代法 路面功率谱 行人舒适度 冲击系数
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移动荷载下钢-混组合梁桥剪力连接件受力分析 被引量：2
10
作者 李喜梅 王新 母渤海 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1051-1059,共9页
为了分析双工字钢-混组合连续梁桥剪力连接件在移动荷载作用下的受力特性,本文将剪力连接件简化为沿桥梁纵向放置的弹簧单元,用弹簧单元的轴力代替剪力连接件的剪力,采用ANSYS软件建立车桥耦合振动系统,其中车桥之间采用点面接触模型,利... 为了分析双工字钢-混组合连续梁桥剪力连接件在移动荷载作用下的受力特性,本文将剪力连接件简化为沿桥梁纵向放置的弹簧单元,用弹簧单元的轴力代替剪力连接件的剪力,采用ANSYS软件建立车桥耦合振动系统,其中车桥之间采用点面接触模型,利用Newmark-β法求解车桥耦合模型,并用现场试验验证了模型的正确性,同时对不同车重、车速、路面不平度和车数下各剪力连接件的受力特性进行了研究。结果表明:采用弹簧单元模拟简化的剪力连接件可以有效的计算桥梁不同位置剪力连接件的受力特性,且不同位置处的剪力连接件受力状态不同,行车因素对剪力连接件受力特性也有较大影响。 展开更多
关键词 桥梁工程 剪力连接件 双工字钢-混组合梁桥 车桥耦合 路面不平顺 行车因素 动力响应 受力特性
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