斜交箱梁桥地震响应特性分析

论文摘要

斜交箱梁桥作为一种简单而又特殊的常用桥型,常被用于跨越交叉线路和互通式立交。从以往的地震灾害中可以看出,斜交箱梁桥在地震中受破坏的程度远高于具有规则几何形状的正交梁桥,破坏机理也更加复杂,其中梁体转动和碰撞效应是影响斜交箱梁桥抗震特性的主要因素。因此有必要了解斜交箱梁桥在地震作用下的动力特性。本文主要工作如下：1、阐述了有关斜交桥抗震特性的国内外研究现状,以简支斜交箱梁桥支座剪力和位移随地震波输入方向的变化而变化为基础,介绍了确定最不利地震波输入方向的理论计算方法,并将其应用到两跨连续斜交箱梁桥中,对比分析该类桥型各响应量受地震波输入方向的影响程度,结果表明该类斜交箱梁桥受地震波输入方向影响较大,斜度变化时,影响程度也不一样。2、结合斜交箱梁桥的震害现象,建立了考虑主梁与桥台间碰撞效应的两跨连续斜交箱梁桥有限元模型,分析了影响纵向碰撞效应的相关参数,并对桥墩墩底内力响应做了对比分析。结果表明,纵向碰撞效应在斜交箱梁桥抗震设计中不能忽视,其可能会大大增加墩底内力值。3、建立了考虑主梁与挡块间碰撞效应的两跨连续斜交箱梁桥,分析了影响横向碰撞效应的相关参数,并对桥墩墩底内力响应做了对比分析。结果表明,主梁与挡块间的间隙宽度及碰撞刚度的选取对横向碰撞力计算结果影响较大。4、比较了横向碰撞与纵向碰撞的相互影响关系,结果表明考虑横向碰撞之后能减小纵向碰撞力,而考虑纵向碰撞之后能减小横向碰撞力,且影响程度随斜度而异。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 斜交桥震害现象
• 1.3 国内外斜交桥抗震研究现状
• 1.3.1 简化计算方法的研究
• 1.3.2 影响参数的研究
• 1.3.3 地震波输入方向问题的研究
• 1.4 有待进一步研究的问题
• 1.5 本文的主要工作
• 第2章 斜交桥结构反应特点及地震响应分析方法
• 2.1 斜交桥的基本概念及静力学特性
• 2.2 抗震设防标准及地震响应分析的基本方法
• 2.2.1 抗震设防标准
• 2.2.2 桥梁地震响应分析方法
• 2.3 结构抗震设计理论的发展趋势
• 2.4 本章小结
• 第3章 简支斜交箱梁桥地震响应线性分析
• 3.1 确定地震波参数
• 3.2 确定支座参数
• 3.3 简支斜交箱梁桥线性时程分析
• 3.3.1 有限元模型的建立
• 3.3.2 数值计算结果分析
• 3.4 地震波输入方向对最大支座剪力的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 斜交箱梁桥最不利地震波输入方向的研究
• 4.1 引言
• 4.2 国内外研究现状
• 4.3 利用时程分析法求解最不利输入方向
• 4.3.1 第一种地震波输入表示方法
• 4.3.2 第二种地震波输入表示方法
• 4.3.3 结构最大响应量与最不利地震波输入方向
• 4.4 时程分析法确定最不利输入方向在斜交箱梁桥中的应用
• 4.4.1 建立模型
• 4.4.2 水平地震波作用下墩底内力最大值及地震波输入方向
• 4.4.3 三向地震波作用下墩底内力最大值及地震波输入方向
• 4.4.4 水平地震波作用下墩顶位移最大值及地震波输入方向
• 4.5 关于最不利地震波输入方向衡量标准问题的初步探讨
• 4.6 本章小结
• 第5章 两跨连续斜交箱梁桥纵横向碰撞效应分析
• 5.1 由碰撞引起的震害
• 5.2 碰撞问题的分析方法
• 5.3 梁端与桥台间的碰撞效应
• 5.3.1 有限元模型的建立
• 5.3.2 支座力学参数的选取
• 5.3.3 接触单元参数的选取
• 5.3.4 地震波的选取与输入
• 5.3.5 数值计算结果对比分析
• 5.4 主梁与挡块碰撞效应
• 5.4.1 有限元模型的建立
• 5.4.2 接触单元参数的选取
• 5.4.3 两种模拟方法的对比
• 5.4.4 纵桥向地震波对横向碰撞力的影响
• 5.4.5 数值计算结果对比分析
• 5.5 同时考虑横向和纵向碰撞效应
• 5.5.1 纵向桥台约束对横向碰撞的影响
• 5.5.2 横向挡块约束对纵向碰撞的影响
• 5.6 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目及发表论文