公路斜交箱梁桥地震响应特性分析

论文摘要

随着科学技术的高速发展,现代桥梁设计理念和思维也发生着巨大的变化。斜交桥由于其流畅的线条和别具一格的外观结构而越来越广泛的被采用。事实上,斜交桥不仅能够更好的适应地形和环境的限制,而且在某些情况下,与正交桥相比,能够缩短桥长,从而节省材料和投资。本文首先较全面的阐述了典型的公路斜交桥震害现象、震害机理和地震反应参数分析,然后对两种地震反应分析方法反应谱法和时程分析法的基本公式及计算方法进行了简要介绍,之后运用有限元软件,建立斜交桥有限元模型,进行了系统的地震反应参数分析,主要得出的结论有：(1)对于单跨简支斜梁桥,无论是采用反应谱法还是时程分析法进行计算,地震动的输入方向都对支座剪力的大小影响较大,其影响程度随着斜度的变化而变化。当采用反应谱法计算且地震动沿NT方向输入时,其地震动的组合方式也是影响支座剪力的大小的因素之一。(2)当考虑挡块作用时,钝角处的挡块水平推力要大于锐角处,且挡块水平推力随斜度增加而减小。(3)斜交梁桥与正交梁桥相比,明显的差异在于斜交梁桥有空间耦联的特性,即在一个方向产生内力的同时,在与之正交的方向上也会产生内力,同时伴随着扭矩的产生。当地震动沿X和Y、N方向单独输入时,其墩底弯矩和剪力的耦合程度、墩底扭矩大小随着斜度的增加而增加：当地震动沿T方向输入时,不管斜度多大,均不产生扭矩。这是因为T方向为斜交梁桥支座支承线方向,在该方向上不存在弯扭耦合。(4)对于连续斜交桥,斜度一定时,墩底剪力随墩高的增高变化不大,且无明显规律,这是因为桥墩剪力与桥墩刚度直接相关,桥墩较矮时,刚度相对较大,剪力就大；桥墩较高时刚度相对较小,但是结构反应量大,剪力也可能会大；墩底弯矩随墩高的增高而增高,基本上成线性关系。(5)考虑支座和桥墩的非线性以后,能有效降低墩底内力,这是因为支座和桥墩的滞回性能消耗了相当大的能量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 地震的成因
• 1.2.1 震级
• 1.2.2 烈度
• 1.3 斜交桥震害现象
• 1.3.1 正交桥震害的主要表现
• 1.3.2 斜交桥震害形式
• 1.4 斜交桥抗震研究现状
• 1.4.1 斜交桥震害机理
• 1.4.2 斜交桥抗震设计研究
• 1.5 本文的主要工作
• 第2章 桥梁地震反应分析方法
• 2.1 引言
• 2.2 静力法
• 2.3 反应谱理论
• 2.3.1 反应谱法的基本原理
• 2.3.2 反应谱理论的地震力计算
• 2.3.3 反应谱组合方法
• 2.4 动态时程分析法
• 第3章 简支斜梁桥地震反应分析
• 3.1 引言
• 3.2 地震动组合方式
• 3.3 常遇地震下简支斜梁桥数值计算
• 3.3.1 模型的建立
• 3.3.2 地震动参数及输入方向的选择
• 3.3.3 斜交桥自振周期
• 3.3.4 反应谱法计算结果
• 3.3.5 时程计算结果
• 3.3.6 数值计算结果对比分析
• 3.3.7 挡块的水平推力
• 3.4 本章小结
• 第4章 连续斜梁桥地震反应分析
• 4.1 模型的建立
• 4.2 确定地震动参数
• 4.3 常遇地震下的线性时程分析
• 4.3.1 地震动沿X方向和Y方向单独输入
• 4.3.2 地震动沿N方向和T方向单独输入
• 4.3.3 地震动沿XY方向输入
• 4.3.4 地震动沿NT方向输入
• 4.3.5 斜度参数分析
• 4.3.6 墩高参数分析
• 4.4 罕遇地震下的非线性时程分析
• 4.4.1 基准桥数值计算结果比较
• 4.4.2 斜度参数分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文