矮塔斜拉桥的动力特性及地震响应分析

论文摘要

矮塔斜拉桥是近20年才发展起来的一种新型桥梁结构,它兼有斜拉桥和连续梁桥双重结构特点。这些大跨度桥梁（包括矮塔斜拉桥）的抗震能力是设计中的关键控制因素之一。本论文以一座多塔的矮塔斜拉桥——静兰大桥为工程背景,利用Midas/Civil 2006结构分析程序,采用反应谱分析和动态时程分析两种方法对该桥进行了地震响应对比计算,并对多塔矮塔斜拉桥的动力特性进行了研究分析。采用规范加速度反应谱作为输入的谱曲线,计算了顺桥向、横桥向、竖向及三向组合下结构的地震响应,得到该桥地震响应的一般规律。利用El-Centro波对静兰大桥进行时程反应分析,比较了动态时程分析法和反应谱法计算结果,并对比分析两种方法对结构计算的影响。同时,分析了行波效应和桩-土-结构共同作用对矮塔斜拉桥地震响应的影响。构造相应连续梁桥,分析拉索及索塔对矮塔斜拉桥动力特性的影响。分析索塔型式和桥梁跨数对矮塔斜拉桥结构动力特性的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 桥梁抗震设计理论及分析方法的发展
• 1.2.1 静力法
• 1.2.2 反应谱理论
• 1.2.3 动态时程分析法
• 1.3 大跨度桥梁地震反应分析的主要问题
• 1.3.1 地震动输入问题
• 1.3.2 非线性问题
• 1.3.3 阻尼问题
• 1.4 矮塔斜拉桥的发展概述
• 1.5 本文主要工作
• 第2章 桥梁结构动力学基础
• 2.1 桥梁振动分析的经典理论
• 2.1.1 弦线横向振动
• 2.1.2 梁的横向振动微分方程
• 2.2 桥梁振动的有限元法
• 2.2.1 离散体系的动力学方程
• 2.2.2 桥梁结构线性动力有限元分析的基本单元
• 2.2.3 结构体系的振动频率与振型
• 2.3 桥梁结构的振动阻尼
• 2.3.1 正点阻尼
• 2.3.2 非正交阻尼
• 2.4 本章小结
• 第3章 静兰大桥动力特性分析
• 3.1 静兰大桥改建工程概述
• 3.1.1 主桥设计概括
• 3.1.2 主要技术标准
• 3.2 斜拉桥动力计算模式
• 3.2.1 桥面系
• 3.2.2 索的模拟
• 3.2.3 索塔的计算模式
• 3.2.4 基础模拟
• 3.3 静兰大桥动力计算有限元模型的建立
• 3.3.1 材料特性的输入
• 3.3.2 主梁的模拟
• 3.3.3 斜拉索的模拟
• 3.3.4 索塔和桥墩的模拟
• 3.3.5 基础的模拟
• 3.3.6 边界条件的模拟
• 3.4 静兰大桥动力特性
• 3.4.1 静兰大桥自振频率及振型
• 3.4.2 拉索对静兰大桥自振频率的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 地震反应谱响应分析
• 4.1 地震反应谱
• 4.1.1 反应谱基本原理
• 4.1.2 规范反应谱
• 4.1.3 振型组合方法
• 4.1.4 振型参与系数
• 4.2 静兰大桥反应谱分析
• 4.2.1 振型分析
• 4.2.2 静兰大桥谱曲线
• 4.2.3 反应谱分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 地震时程响应分析
• 5.1 输入加速度时程
• 5.2 多点激励下结构运动方程
• 5.3 逐步积分法求解运动方程
• 5.4 静兰大桥时程响应分析
• 5.4.1 地震加速度时程的选定
• 5.4.2 一致激励地震响应分析
• 5.4.3 行波激励地震响应分析
• 5.4.4 桩-土-结构共同作用地震响应分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 塔型、跨数对动力特性的影响
• 6.1 倒Y型、单柱型索塔对动力特性的影响
• 6.2 跨数对动力特性的影响
• 6.2.1 跨数对自振特性的影响
• 6.2.2 不同跨数下的动力响应
• 6.3 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目及发表的论文