大跨度上承式钢筋混凝土拱桥的减震控制研究

论文摘要

地震是一种严重危及人们生命财产的突发性自然灾害,烈度很大地震的发生将会带来非常巨大的生命和财产损失。我国6度以及6度以上的地震区几乎遍及了全国各省和自治区,破坏性地震频繁发生。而桥梁作为交通工程中的生命线工程,在抗震救灾及灾区重建过程中具有极为重要的作用。大跨度上承式钢筋混凝土拱桥,是我国西部地区(尤其是西南地区)常见的一种桥型。但是因其主拱的轴压比非常大,抗震性能不好,并且不适合进行传统的延性设计,所以目前一般采用极不经济的弹性设计方法。本文将房屋建筑中常用的耗能支撑加入拱桥之中,从而寻求一种较为经济合理的桥梁抗震设计方法。针对耗能阻尼支撑的加设方式、拱桥减震的减震方案以及拱桥的减震效果,本文进行了相关方面的研究,具体工作有以下几个方面：(1)抗震性能评估方法选取。系统地分析了静力法、反应谱法以及时程分析方法的基本原理、实施步骤以及适用范围,并最终选取了时程分析方法。(2)拱桥地震反应特性研究。以兰渝铁路线上的渭河沟拱桥为例,运用Midas软件建立了其有限元模型,并进行了模态分析和动力时程分析。(3)减隔震装置的选取。系统地分析了粘滞耗能装置、粘弹性耗能装置、金属屈服型耗能器以及摩擦型耗能减震器的计算模型及常用的布置方式,并最终选取摩擦耗能阻尼器。(4)探索合理可行的上承式拱桥的减震措施。考虑拱桥的结构特点,给出了在拱桥上设置减震器的减震方案。对于上承式拱桥,由于拱脚为嵌固,可考虑采用阻尼斜撑的减震方案,而针对拱桥面外抗震性能差的特性,在拱肋间的横撑间加设斜向的阻尼支撑。实例分析表明,上述减震措施对于减小拱桥地震反应是有效的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 桥梁结构抗震设计研究的现状
• 1.1.1 桥梁的震害特点及启示
• 1.1.2 桥梁结构抗震研究的发展趋势
• 1.1.3 新的抗震技术的应用
• 1.2 桥梁减震控制研究现状
• 1.3 大跨度拱桥减隔震控制技术的研究
• 1.4 本文的主要工作
• 2 桥梁结构抗震分析方法
• 2.1 引言
• 2.2 静力法
• 2.3 反应谱理论
• 2.4 时程分析方法
• 2.5 小结
• 3 渭河沟上承式拱桥地震响应分析
• 3.1 渭河沟拱桥概况
• 3.2 模型的建立
• 3.3 动力特性分析
• 3.4 动力时程分析
• 4 基于减隔震装置的拱桥的被动减震控制研究
• 4.1 常用减震装置
• 4.1.1 金属屈服型减震器
• 4.1.2 粘滞流体减震器
• 4.1.3 粘弹性减震器
• 4.1.4 摩擦型减震器
• 4.1.5 小结
• 4.2 拱桥被动减震控制研究
• 4.2.1 摩擦型耗能支撑恢复力模型的选取及其参数的确定
• 4.2.2 减震方案介绍
• 4.2.3 耗能支撑数量的优化研究
• 4.2.4 优化方案的模拟计算及分析
• 4.3 小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果