大跨度斜拉桥地震反应分析

论文摘要

随着我国交通建设事业的发展,大跨度预应力混凝土斜拉桥已广泛应用于公路桥梁领域。斜拉桥以其超强的跨越能力和出色的自身优点日益向大跨度方向迈进。同时,我国也是一个多地震的国家,在地震作用下,作为生命线工程之一的桥梁结构的破坏,将加重次生灾害,导致更为严重的生命财产及经济损失。为此,研究掌握桥梁的地震反应是建立合理抗震体系,采取有效抗震措施的科学根据。本文在国内外有关研究成果的基础上,以四川宜宾长江大桥为工程背景对大跨度斜拉桥地震反应进行了以下几方面的研究:（1）首先分析了目前大跨度斜拉桥抗震设计的现状,指出抗震反应分析的必要性;然后分析了四川宜宾长江大桥的动力特性,再根据四川宜宾长江大桥桥址处的地震烈度区域和各国规范对竖向地震输入的异同,分别进行了规范反应谱分析和弹性动力时程分析,总结出地震动输入方向对大跨度斜拉桥计算结果的一些影响。（2）利用有限元分析软件MIDAS,通过适当简化建立斜拉桥的结构模型作为进行动力分析的基础,在考虑桩—土作用的情况下计算斜拉桥的自振特性。（3）分析大跨度斜拉桥在一致激励下的地震反应,探讨一维输入、二维输入、三维输入对桥梁结构响应的影响。（4）研究斜拉桥在考虑行波效应下的地震反应,运用大质量法将加速度时程转化为力的时程,施加在支座处,对结构进行考虑行波效应的时程分析。最后将同一结构在非一致激励作用下的反应与在一致激励作用下的反应进行了对比,探讨了大跨度斜拉桥地震反应在不同地震激励下的变化规律。（5）介绍了Push-over分析方法的应用现状和基本原理,并对四川宜宾长江大桥索塔横桥向进行了Push-over分析和抗震能力评估,最后分析了现有加载模式和非线性分析的差异,为工程抗震设计提供参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 桥梁抗震概述
• 1.2 桥梁震害及原因
• 1.3 桥梁地震反应分析方法的发展过程及现状
• 1.3.1 静力法
• 1.3.2 反应谱法
• 1.3.3 时程分析法
• 1.3.4 静力弹塑性分析方法
• 1.4 桩—土相互作用理论研究方法
• 1.4.1 精确分析方法
• 1.4.2 简化分析方法
• 1.5 土—桩—结构的动力相互作用模型
• 1.5.1 有限元模型
• 1.5.2 弹性介质中的梁模型
• 1.5.3 多质点系模型
• 1.6 本论文的主要内容
• 第二章 大跨度斜拉桥动力特性分析
• 2.1 概述
• 2.1.1 研究对象及工程简介
• 2.1.2 结构构造
• 2.1.3 主要技术标准
• 2.2 动力特性计算的力学模型
• 2.2.1 斜拉桥计算力学模型
• 2.2.2 建模基本原则
• 2.2.3 有限元模型的建立
• 2.3 斜拉桥自振特性分析的经验公式法
• 2.4 四川宜宾长江大桥的自振特性结果
• 第三章 大跨度斜拉桥地震反应谱分析
• 3.1 反应谱法
• 3.1.1 反应谱法的概念及基本原理
• 3.1.2 反应谱理论的地震力计算
• 3.1.3 反应谱的组合
• 3.2 宜宾长江大桥反应谱分析
• 3.2.1 输入反应谱数据
• 3.2.2 纵向振动分量作用
• 3.2.3 横向振动分量作用
• 3.2.4 竖向振动分量作用
• 3.3 小结
• 第四章 大跨径斜拉桥的弹性动力时程分析
• 4.1 概述
• 4.2 时程反应计算方法
• 4.3 阻尼矩阵
• 4.4 地震波输入和行波效应
• 4.4.1 地震波的选用
• 4.4.2 地震波输入组合
• 4.4.3 行波效应
• 4.4.4 四川宜宾长江大桥桥址输入地震波的选择
• 4.5 一维输入地震反应分析时程
• 4.5.1 纵桥向输入
• 4.5.2 横桥向输入
• 4.5.3 竖桥向输入
• 4.6 二维输入地震反应分析时程
• 4.6.1 顺桥向+1/2 竖桥向输入
• 4.6.2 横桥向+1/2 竖桥向输入
• 4.7 三维输入地震反应分析时程
• 4.8 考虑行波效应的地震反应分析
• 4.9 时程分析与反应谱分析的对比
• 第五章 斜拉桥索塔 Push-over 分析
• 5.1 概述
• 5.2 Push-over 分析方法
• 5.2.1 基本原理
• 5.2.2 实施步骤
• 5.2.3 主要应用
• 5.2.4 Push-over 分析方法的加载模式
• 5.2.5 改进的水平荷载分布模式
• 5.3 能力谱方法
• 5.3.1 计算过程
• 5.3.2 能力谱的转换
• 5.4 基于设计反应谱的需求谱的建立
• a-S_d曲线'>5.4.1 不同阻尼比的弹性S_a-S_d曲线
• a-S_d曲线'>5.4.2 不同延性比的弹塑性S_a-S_d曲线
• 5.5 大跨度斜拉桥索塔横向 Push-over 分析
• 5.5.1 索塔横向静力弹塑性分析模型
• 5.6 Push-over 分析能力曲线
• 5.7 抗震性能评价
• 5.8 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录