上承式钢—砼组合拱桥抗震性能研究

论文摘要

拱桥是我国(尤其西南地区)广泛采用的一种桥梁结构型式,大量拱桥处在地震频发区,加之拱桥本身抗震性能差,使得拱桥抗震性能研究越来越引起桥梁工作者的关注。本文针对重庆交通大学周志祥教授提出的上承式钢—砼组合拱桥开展地震响应分析以及延性抗震问题的研究,并与普通钢筋砼拱桥作对比分析。主要研究内容有:1、竖转钢—砼组合拱桥的结构体系及施工方案研究本文以万盛藻渡大桥为例,详细阐述了竖转钢—砼组合拱桥的结构体系和各关键部位的构造,和竖转钢—砼组合拱桥的施工方法,针对不同自然地理环境下竖转施工的方法进行了探讨,为此类拱桥的施工方案选取提供有益的参考。最后分析比较了竖转钢—砼组合拱桥与常规混凝土肋拱桥的特点及适用范围。2、上承式钢—砼组合拱桥振动特性分析以拱桥基本振动理论和振动分析的有限单元法为理论基础,结合万盛藻渡大桥,分析了钢—砼组合拱桥的振动特性,得出此类桥型有别于其他常规混凝土肋拱桥的自振特性;对比万盛藻渡大桥的荷载试验的实测数据,现有分析方法能够正确反映钢—砼组合拱桥的振动特性。3、上承式钢—砼组合拱桥地震响应特性分析通过MIDAS建立全桥有限元模型,采取动力时程特性分析的方法,分析了万盛藻渡大桥在各级地震作用下的反应特性;通过各级地震作用下结构的应力和变形,提出此类桥型需要特别关注的部位和局部构件。4、钢—砼组合拱桥延性抗震能力研究从地震对桥梁结构的破坏机理出发,强调了桥梁延性抗震设计的重要性;通过大型通用软件ANSYS对比分析钢—砼组合构件和普通钢筋砼构件在荷载作用下的延性,论证了钢—砼组合拱桥在延性抗震能力方面明显优于常规钢筋砼肋拱桥。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 拱桥发展概况
• 1.2 目前国内外常用的钢—砼组合结构形式
• 1.2.1 钢—砼组合结构体系的优点
• 1.2.2 钢—砼组合结构的几种形式
• 1.3 钢—砼组合拱桥的发展概况
• 1.3.1 钢—砼组合拱桥的特点
• 1.3.2 钢—砼组合拱桥的应用和发展
• 1.4 拱桥的动力特性分析和抗震设计研究
• 1.4.1 拱桥的动力特性分析常用方法
• 1.4.2 拱桥抗震设计概述
• 1.4.3 钢—砼组合拱桥抗震性能研究现状
• 1.5 本文研究的课题来源及主要内容
• 第二章 钢—砼组合拱桥结构及施工特点
• 2.1 钢—砼组合拱桥结构构造
• 2.1.1 总体布置
• 2.1.2 关键构造
• 2.2 钢—砼组合拱桥的结构及施工特点
• 2.2.1 结构受力特点
• 2.2.2 施工工艺特点
• 2.2.3 延性及抗震能力特点
• 2.2.4 工程建设周期短,造价低
• 2.3 藻渡大桥施工工艺
• 2.3.1 自然条件及施工环境
• 2.3.2 主要施工工序
• 2.3.3 竖转施工工艺
• 2.3.4 主拱结构施工质量、安全保证措施
• 2.4 不同施工环境下施工方案的选择
• 2.4.1 钢—砼组合拱桥的应用和发展
• 2.4.2 施工方案的选取
• 2.5 钢—砼组合拱桥的结构和施工抗震性评述
• 2.5.1 结构及施工抗震性优势
• 2.5.2 竖转施工实例对比分析
• 2.6 钢—砼组合拱桥的施工方案选取
• 2.7 本章小结
• 第三章 钢—砼组合拱桥的振动特性分析
• 3.1 钢—砼组合拱桥的动力特性的研究现状和意义
• 3.2 拱桥振动的基本理论
• 3.2.1 拱桥振动分析基本理论
• 3.2.2 拱的振动分析的有限单元法
• 3.3 藻渡大桥自振特性分析
• 3.3.1 结构自振频率的计算方法
• 3.3.2 藻渡大桥自振频率及振型
• 3.4 藻渡大桥振动特性实测
• 3.4.1 自振特性在桥梁动力检测中的应用
• 3.4.2 藻渡大桥动载试验
• 3.4.3 实测自振特性与有限元结论对比分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 钢—砼组合拱桥地震响应特性分析
• 4.1 结构抗震设计理论的发展及主要分析方法
• 4.2 藻渡大桥动力时程反应分析
• 4.2.1 时程分析输入地震波的确定方法
• 4.2.2 计算地震波的确定
• 4.3 钢—砼组合拱桥的地震响应分析
• 4.3.1 地震烈度=Ⅵ度时的地震反应特性
• 4.3.2 地震烈度=Ⅶ度时的地震反应特性
• 4.3.3 地震烈度=Ⅷ度时的地震反应特性
• 4.3.4 地震烈度=Ⅸ度时的地震反应特性
• 4.4 本章小结
• 第五章 钢—砼组合拱桥延性抗震能力分析
• 5.1 汶川地震桥梁震害概述
• 5.1.1 汶川地震对桥梁的破坏
• 5.1.2 桥梁震害教训
• 5.2 桥梁延性抗震设计理论
• 5.2.1 抗震设计理论的丰富
• 5.2.2 延性抗震设计理论提出的背景
• 5.2.3 我国现行抗震规范中有关延性抗震的问题
• 5.2.4 桥梁延性设计基本原理
• 5.2.5 能力设计原理
• 5.3 钢—砼组合构件延性分析
• 5.3.1 计算程序的采用
• 5.3.2 材料的本构关系及破坏准则
• 5.4 普通钢筋混凝土构件延性分析
• 5.5 钢—砼组合构件和普通钢筋砼构件延性对比分析
• 5.6 两种拱桥地震响应及其对比分析
• 5.6.1 常规钢筋砼肋拱桥地震烈度=Ⅵ度时的地震反应特性
• 5.6.2 常规钢筋砼肋拱桥地震烈度=Ⅶ度时的地震反应特性
• 5.6.3 常规钢筋砼肋拱桥地震烈度=Ⅷ度时的地震反应特性
• 5.6.4 常规钢筋砼肋拱桥地震烈度=Ⅸ度时的地震反应特性
• 5.6.5 钢—砼组合拱桥和常规钢筋砼肋拱桥延性抗震能力对比分析
• 5.7 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 有待进一步研究的问题
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果