论文题目: 大跨度立交桥抗震设计理论与方法
论文类型: 博士论文
论文专业: 结构工程
作者: 王丽
导师: 周锡元,闫维明
关键词: 大跨度桥梁,曲线桥梁,有限元程序,碰撞,残留位移
文献来源: 北京工业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 地震是严重危害人类的一大自然灾害。在强震作用下,结构一般都处于非线性状态,如支座位移过大导致落梁、相邻结构物之间发生碰撞等等。在现代交通系统中,特别是在城市交通体系中,大跨度城市立交桥梁越来越多的被采用。为了提高桥梁抗震分析的水准和改进设计,也因为大跨度桥梁地震响应的复杂和独特性,加强结构的非线性理论研究具有十分重要的意义。本文在前人研究的基础上,对大跨度桥梁空间地震反应进行了一些理论分析,发展了相应计算机抗震分析程序,对于桥梁抗震非线性分析理论中的支座单元、碰撞等问题做了研究工作。在此基础上,应用本文的程序对大型立交桥梁结构作了动力性能分析,从而在一定程度上加深了对结构在地震作用下的动力性能的认识。本文主要完成了下列一些工作内容: 1、大跨度城市立交曲线梁桥的动力特性分析和破坏模式的研究,对北京的一座大跨度城市立交曲线梁桥动力特性及其地震响应进行了深入研究。同时,对比了现场实测和分析计算结果,用理论与试验相结合的方法对该桥的抗震性能做出基本评价,并通过计算分析比较了双向地震输入与单向地震输入的计算误差。2、将城市桥梁简化为支承在多个弹性支座上的刚性曲线梁桥模型,提出了地震反应的简化分析方法,系统地总结和分析了各种因素对曲线桥梁动力反应的影响规律,给出了频率和振型的计算公式,编制了相应的计算图表,可供初步设计参考。3、扩展了IDARC-BRIDGE(GAO)的功能,在联桥模型中加入了碰撞单元,使之成为适用于大跨度城市立交桥梁抗震分析的有效工具,并将它应用于大跨度城市立交桥梁的抗震研究和设计计算。4、对城市立交桥梁,用上述计算工具,应用非线性时程分析方法探讨了地震作用下城市立交桥梁相邻联的非同向振动特性和伸缩缝处的碰撞效应。根据分析研究成果建议了减小相邻联非同向振动和伸缩缝处碰撞效应的措施和方法。此外还发展了桥梁上部结构在地震荷载下相对位移的简化计算方法,使工程设计人员
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 桥梁结构的震害与本课题的提出
1.2 相关领域的国内外研究现状
1.2.1 曲线梁桥的研究
1.2.2 钢筋混凝土构件的空间弹塑性分析
1.2.3 桥梁地震反应损伤评估
1.2.4 伸缩缝处的碰撞效应
1.3 本文主要研究内容
第2章 城市立交曲线桥梁地震反应分析
2.1 引言
2.2 曲线梁桥的有限元计算
2.2.1 曲线梁的理论计算方法
2.2.2 曲线桥梁的有限元程序介绍
2.3 曲线梁桥的地震反应分析
2.3.1 曲线梁桥计算模型
2.3.2 计算结果
2.4 本章小结
第3章 曲线梁桥地震响应的简化分析方法
3.1 前言
3.2 曲线桥梁模型
3.2.1 质心
3.2.2 桥面板的转动惯量
3.2.3 桥墩的刚度中心
3.3 模态分析
3.4 双向地震作用下的反应谱分析
3.4.1 SRSS方法
3.4.2 百分比方法
3.5 参数影响与敏感度分析
3.5.1 曲桥半径R 对动力响应的影响
3.5.2 桥面宽度L对动力响应的影响
3.5.3 桥面宽度L与曲桥半径R 的相对影响
3.5.4 阻尼的影响
3.6 本章小结
第4章 城市立交桥支座单元的模拟
4.1 引言
4.2 光滑双曲线滞变恢复力模型
4.2.1 单轴模型
4.2.2 多轴模型
4.2.3 IDARC-BRIDGE中隔震单元模拟
4.2.4 Wen-Bouc滞回模型的优缺点
4.3 光滑双曲线滞变恢复力模型的等效线性化
4.4 数值分析
4.4.1 IDARC和ANSYS的对比分析
4.4.2 参数影响分析
4.5 本章小结
第5章 地震反应中邻桥碰撞问题分析
5.1 概述
5.2 邻桥碰撞理论分析
5.2.1 上部结构碰撞模型
5.2.2 桥梁运动方程
5.3 邻桥碰撞数值分析
5.3.1 动力非线性问题的NEWTON-RAPHSON法
5.3.2 算例
5.4 碰撞参数分析
5.4.1 相邻结构自振周期对碰撞效应的影响
5.4.2 碰撞初始间距参数敏感性分析
5.5 防撞措施分析
5.6 本章小结
第6章 行波效应对结构碰撞反应的影响
6.1 时间延迟的影响
6.2 波传播效应对相邻结构碰撞作用的影响
6.2.1 最大位移计算公式的推导
6.2.2 行波作用下相同周期结构相位分析
6.2.3 行波作用下不同周期结构相位分析
6.3 位移输入的动力平衡方程
6.3.1 考虑多点输入的动力平衡方程
6.3.2 动力平衡方程的解法
6.3.3 算例
6.4 本章小结
第7章 I-5-C-14 立交工程抗震性能分析中的应用
7.1 概述
7.2 桥梁结构整体动力分析
7.2.1 模态分析
7.2.2 动力分析
7.2.3 分析结果
7.2.4 伸缩缝拉结装置
7.3 本章小结
第8章 城市立交桥地震损伤评估简化方法
8.1 前言
8.2 计算示例
8.2.1 计算模型
8.2.2 P-Delta效应
8.3 屈服后刚度和P-Delta效应对动力响应的影响
8.4 基于不同损伤模型的等价延性系数
8.4.1 基于荷载作用下的最大位移建立的损伤指数
8.4.2 基于荷载作用下的能量建立的损伤指数
8.4.3 Park-Ang 模型
8.5 残留位移
8.6 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读博士学位期间所发表的学术论文
致谢
发布时间: 2005-09-21
参考文献
- [1].曲线梁桥的非线性计算理论研究及其应用[D]. 邱波.湖南大学2003
- [2].混凝土连续曲线梁桥在车辆荷载作用下的动力响应研究[D]. 黄新艺.哈尔滨工业大学2008
- [3].铰接构造框架式曲线梁桥三维地震反应的研究[D]. 吴桐.东北林业大学2014