自锚式悬索桥与上承式拱桥组合体系桥梁地震响应分析

论文摘要

自锚式悬索桥与上承式拱桥组合形成的拱吊组合体系桥梁是一种还在研究中的新桥型,是以大缆和拱作为主要受力构件的组合体系,具有结构新颖、造型美观的特点。作为上承式拱桥和自锚式悬索桥的组合体系,该体系的力学特性既与二者有相同之处,同时由于其空间复杂性,又不同于二者,故研究其静动力特性成为当下急待解决的问题,对其抗震方面的研究也就成为了重中之重。本文以郑州桃花峪黄河大桥为背景,旨在研究上述三种桥梁体系在地震力作用下各自的反应特点,并给出行波效应和局部场地效应如何影响大跨度桥梁地震响应的结论,从而为今后类似工程的抗震设计研究提供一些参考。文中以有限元软件MIDAS CIVIL为工具,分别采用反应谱法和时程分析法计算上述三种桥梁体系在不同地震工况下的反应情况,通过分析总结出其各自的反应特点,并加以比较,得出该组合体系桥塔的抗震性能比自锚式悬索桥的好,且其主梁较单独悬索桥更不容易发生落梁,而其拱肋的抗震性能不如单独上承式拱桥的结论。采用行波法考虑了行波效应如何影响大跨度桥梁的地震响应,得到空间地震作用下,行波效应对该大跨度组合体系桥梁和拱桥的地震反应影响较大,计算时不可忽略。多支座非一致激励法用以考虑局部场地效应对大跨度桥梁地震响应的影响,通过计算分析知,当大跨度桥梁两侧土的性质存在差异,在计算上述三种大跨度桥梁的地震反应时,均应计入局部场地效应的影响。最后,本文通过多支座非一致激励法研究了该组合体系桥梁同时受到行波效应和局部场地效应影响时的地震响应,得出了这两种地震动空间变化特性对结构地震响应的影响不能简单叠加的结论。本文给出了三种桥梁体系在地震作用下各自的反应特点,并探讨了地震动空间变化性对其地震响应的影响,为今后类似工程的抗震设计研究提供了一些参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 大跨度拱桥地震响应研究现状
• 1.3 自锚式悬索桥地震响应研究现状
• 1.4 悬索拱吊组合体系地震响应研究现状
• 1.5 大跨度桥梁非一致激励地震分析
• 1.6 本文的研究意义和主要工作
• 1.6.1 本文的研究意义
• 1.6.2 本文的主要工作
• 第2章 大跨度桥梁地震反应分析理论概述及其影响因素
• 2.1 大跨度桥梁地震反应分析理论概述
• 2.1.1 反应谱法
• 2.1.2 时程分析法
• 2.1.3 Push-over法
• 2.1.4 虚拟激励法
• 2.2 大跨度桥梁地震反应的影响因素
• 2.2.1 非线性的影响
• 2.2.2 阻尼的影响
• 2.2.3 地震空间特性的影响
• 2.3 地震动特性及其输入
• 2.3.1 地震动特性
• 2.3.2 地震动输入
• 2.4 本章小结
• 第3章 反应谱法分析三种桥梁体系的地震响应
• 3.1 概述
• 3.2 组合体系桥梁的工程概况
• 3.3 三种桥梁体系的计算模型简介
• 3.3.1 自锚式拱吊组合桥梁体系
• 3.3.2 上承式拱桥体系
• 3.3.3 自锚式悬索桥体系
• 3.4 三种桥梁体系的自振特性分析及比较
• 3.5 三种桥梁体系的反应谱法计算结果及分析比较
• 3.5.1 地震动输入
• 3.5.2 反应谱计算结果及分析比较
• 3.6 本章小结
• 第4章 一致激励作用下三种桥梁体系的地震响应分析
• 4.1 一致地震动输入
• 4.2 时程分析时考虑的荷载工况
• 4.3 纵向一维一致激励作用下的地震响应分析
• 4.4 超越概率为10%的三维一致激励作用下的地震响应分析
• 4.5 超越概率为3%的三维一致激励作用下的地震响应分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 非一致激励作用下三种桥梁体系的地震响应分析
• 5.1 非一致地震动输入
• 5.1.1 考虑行波效应的非一致地震动输入
• 5.1.2 考虑局部场地效应的地震动输入
• 5.2 时程分析时考虑的荷载工况
• 5.3 纵向一维非一致激励作用下的地震响应分析
• 5.4 超越概率为10%的三维非一致激励作用下的地震响应分析
• 5.5 超越概率为3%的三维非一致激励作用下的地震响应分析
• 5.6 局部场地效应对结构地震响应的影响
• 5.7 行波效应与局部场地效应之间的相互影响
• 5.8 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间参与科研实践项目