论文题目: 大跨度钢管混凝土拱桥非线性地震反应分析与研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 结构工程
作者: 谢开仲
导师: 秦荣
关键词: 钢管混凝土拱桥,弹塑性增量理论,非线性,非一致激励,行波效应,随机振动理论,地基基础结构动力相互作用
文献来源: 广西大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文主要研究了大跨度钢管混凝土拱桥非线性地震反应问题,分别考虑了地基-基础-结构的相互作用、一致激励和非一致激励的情况。过去的十几年里,我国大跨度钢管混凝土拱桥的发展迅猛,分布在国内包括震区的许多地区。随着跨径的增大,钢管混凝土拱桥的抗风抗震问题不容忽略,由于抗震试验的费用巨大,钢管混凝土拱桥的地震反应很大程度上依赖于计算机仿真分析。目前全面分析钢管混凝土拱桥的地震反应性能的文献还不多,现有的文献的分析也存在局限性。有关资料显示广西近年来出现过华南最强烈的地震,因此本文在一定的理论和方法研究的基础上,针对广西壮族自治区内的两座大跨度钢管混凝土拱桥(176 米中承式的桂林石家渡漓江大桥和346 米下承式的南宁永和大桥)的地震反应性能进行了研究。主要包括下面几个方面: 1.研究了钢管混凝土非线性计算模型。采用弹塑性增量理论研究了钢管和混凝土的材料非线性模型,建立了Ottosen强度准则的弹塑性本构矩阵,并编制了基于Mises屈服准则和Ottosen强度准则的弹塑性增量本构关系计算程序;研究了空间梁单元的刚度矩阵、几何刚度矩阵和大变形几何刚度矩阵。 2.研究了钢管混凝土构件的恢复力滞回性能。以ANSYS通用程序为平台,通过二次开发语言UIDL和内部控制语言APDL编制了钢管混凝土构件恢复力滞回分析的专用模块。采用新的建模方法(空间实体单元模拟核心混凝土和薄壳单元模拟外包钢管)研究了由于钢管和混凝土的相互作用
论文目录:
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
1.1 概述
1.2 钢管混凝土的特性
1.2.1 钢管混凝土拱桥的优势
1.2.2 钢管混凝土拱桥有待进一步研究和解决的问题
1.3 钢管混凝土拱桥拱肋的施工方法
1.4 钢管混凝土拱桥动力性能研究现状
1.4.1 钢管混凝土构件动力性能研究
1.4.2 钢管混凝土拱桥抗震性能研究
1.4.3 抗震试验研究
1.4.4 动力分析模型的建立和求解方法
1.5 大跨度桥梁的地震反应分析现状
1.6 地基—基础—结构动力相互作用研究的历史和现状
1.6.1 子结构法
1.6.2 直接法
1.6.3 大跨度钢管混凝土拱桥地基-基础-结构的相互作用
1.7 本文的主要工作
参考文献
第二章 钢管混凝土的非线性性能
2.1 引言
2.2 钢管混凝土的材料非线性
2.2.1 弹塑性本构关系——增量理论
2.2.2 增量弹塑性关系的表达式
2.2.3 本文的核心混凝土非线性模型
2.2.4 钢管的材料非线性模型
2.2.5 程序编制
2.3 空间梁单元的几何非线性
2.3.1 Lagrangian描述
2.3.2 空间梁单元非线性刚度矩阵
2.4 小结
参考文献：
第三章 钢管混凝土非线性恢复性能研究
3.1 循环反复荷载作用下钢管混凝土构件性能
3.1.1 基本概念
3.1.2 钢管混凝土构件的滞回曲线
3.2 弹塑性恢复力曲线主要特点
3.3 钢管混凝土构件恢复力分析有限元模型
3.3.1 用矩形薄板单元模拟钢管
3.3.2 用空间8结点六面体等参单元模拟钢管核心混凝土
3.4 钢管混凝土截面的弯矩-曲率(M-Φ)关系
3.5 钢管混凝土截面的水平力-位移(P-Δ)关系
3.6 恢复力滞回性能分析专用模块的二次开发
3.6.1 专用模块的二次开发
3.6.2 钢管混凝土构件分析模型的建立
3.7 算例
3.7.1 算例1：弯矩—曲率恢复力滞回曲线分析
3.7.2 算例2：水平力—位移恢复力滞回曲线分析
3.8 小结
参考文献
第四章 地基-基础-结构动力相互作用研究
4.1 概述
4.2 有限元法
4.3 子结构—有限元法
4.4 无限元—有限元法
4.4.1 映射无限元的基本原理
4.4.2 空间映射无限元
4.4.3 空间映射无限元的特性分析
4.4.4 空间映射无限元程序的编制
4.5 基于ABAQUS的二次开发-建立无限元-有限元模型
4.5.1 用户单元
4.5.2 定义单元的用户子程序
4.6 算例
4.7 结论
参考文献
第五章 大跨度钢管混凝土拱桥的地震反应研究
5.1 时程分析法
5.1.1 时程分析法基本概念
5.1.2 时程分析法的主要步骤
5.1.3 地震波的选取与调整
5.1.4 地震反应方程求解方法
5.2 随机振动理论
5.2.1 随机过程
5.2.2 地面加速度功率谱密度函数模型
5.2.3 地震地面运动空间变化效应
5.2.4 地震动随机模型参数的取值
5.3 地震地面运动行波和部分相干效应的模拟
5.3.1 大质量法的原理
5.3.2 大质量法的特点
5.3.3 大质量法在钢管混凝土拱桥中的应用
5.4 人工地震波生成程序的编制
5.4.1 程序内容
5.4.2 理论依据
5.4.3 程序实现方法
5.4.4 实例
5.5 小结
参考文献
第六章 工程实例——桂林石家渡漓江大桥
6.1 工程概况
6.2 实桥试验
6.2.1 试验方法
6.2.2 试验工况
6.3 分析模型
6.3.1 拱脚固定法-不考虑地基-基础-结构的相互作用
6.3.2 有限元法考虑地基-基础-结构的相互作用
6.3.3 子结构—有限元法考虑地基-基础-结构的相互作用
6.3.4 无限元—有限元法考虑地基-基础-结构的相互作用
6.4 动力特性分析
6.5 拱肋等效单轴应力应变曲线分析模型
6.6 人工地震波的生成
6.7 动态时程地震反应分析
6.7.1 模型1
6.7.2 模型2
6.7.3 模型3
6.7.4 模型4
6.7.5 模型的分析结果比较
6.8 小结
参考文献
第七章 工程实例——南宁永和大桥
7.1 工程概况
7.2 分析模型
7.2.1 材料
7.2.2 等效单轴应力应变曲线分析模型
7.2.3 本文中采用的考虑地基—基础—结构的相互作用模型
7.3 动力特性分析
7.4 人工地震波的生成
7.5 三维地震动作用地震反应分析
7.5.1 一致激励
7.5.2 非一致激励
7.6 小结
参考文献
结论
本文主要的创新工作
本文的不足之处和研究展望
附录
攻读学位期间发表的论文
攻读学位期间参加的工程和课题
发布时间: 2005-07-21
参考文献
- [1].钢管混凝土拱桥收缩、徐变效应研究[D]. 赖秀英.福州大学2016
- [2].大跨度钢管混凝土拱桥承载能力与施工控制研究[D]. 张建民.华南理工大学2001
- [3].大跨度钢管混凝土拱桥的动力学研究[D]. 王连华.湖南大学2005
- [4].钢管初应力对钢管混凝土拱桥承载力的影响研究[D]. 周水兴.重庆大学2007
- [5].钢管混凝土拱桥的极限承载力研究[D]. 滕启杰.大连理工大学2007
- [6].大跨中承式钢管混凝土拱桥静力及抗震性能[D]. 云迪.哈尔滨工业大学2007
- [7].大跨度钢管混凝土拱桥受力性能分析[D]. 崔军.浙江大学2003
- [8].特大跨度铁路劲性骨架混凝土拱桥结构选型及关键力学问题研究[D]. 谢海清.西南交通大学2012
- [9].钢管混凝土拱桥抗震性能研究[D]. 熊峰.四川大学2002
- [10].在役钢管混凝土拱桥吊杆损伤与系统可靠性分析方法[D]. 高欣.哈尔滨工业大学2011
标签：钢管混凝土拱桥论文; 弹塑性增量理论论文; 非线性论文; 非一致激励论文; 行波效应论文; 随机振动理论论文; 地基基础结构动力相互作用论文;