高墩大跨连续刚构桥的动力特性及抗震性能分析

论文摘要

桥梁是交通运输系统的枢纽工程,是生命线工程的重要组成部分。我国西南、西北山区公路和铁路的兴建,道路跨越深沟峡谷或大江大河,往往采用高墩大跨度连续刚构桥这种桥梁跨越。这些地区地处地震的主要分布地区,如果桥梁遭到破坏,由于地形环境特殊,恢复交通运输相当困难,严重影响抗震救灾行动,大大增加地震次生灾害的损失。因此,对高墩大跨连续刚构桥的抗震问题进行研究分析是十分必要的,也具有非常重要的意义。本文以在建的腊八斤特大桥为工程背景,采用大型通用有限元计算软件ANSYS对该桥进行比较系统的动力反应分析。该桥的构造具有以下特点：1)主跨最高桥墩高达182.64m,为超高墩,目前为亚洲第一高墩；2)该桥桥墩为钢管混凝土组合结构,是一种新型组合格构柱高墩,这种结构形式目前没有设计规程可以参考,在国内首次采用,没有工程经验借鉴；3)桥纵向轴线从K39+395.67为曲线,曲线半径为2500m。鉴于该桥以上特点,本文围绕腊八斤特大桥开展了以下几个方面的工作：1)建立了该桥的三维计算模型,计算模型真实反映结构的刚度及质量的具体分布情况,并体现钢管混凝土组合格构柱截面的组合性能。2)对该桥进行了动力特性分析,了解整体结构的刚度大小、刚度分布情况,判断结构相对薄弱部位。3)对该桥进行了地震定性分析。包括地震动力反应谱分析、动力线性时程分析、考.虑行波效应的动力时程分析和考虑几何非线性的动力非线性时程分析。4)对该桥的地震响应特点进行总结,为类似桥梁建设提高参考。并针对该桥的钢管混凝土叠合柱高墩这种新型组合格构柱高墩的有限元模拟提出建设性意见。通过以上工作的开展,得到了多种计算方法下腊八斤特大桥的地震反应结果,并根据工作中所遇到的一些问题提出了进一步研究中有待解决的问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 连续刚构桥的发展及特点
• 1.1.1 连续刚构桥的发展
• 1.1.2 连续刚构桥的特点
• 1.2 地震及震害
• 1.2.1 构造地震介绍
• 1.2.2 地震波、地震震级和地震烈度
• 1.2.3 地震震害
• 1.3 高墩大跨连续刚构桥抗震研究现状
• 1.4 本文研究内容及意义
• 1.4.1 本文研究内容
• 1.4.2 本文研究意义
• 第2章 抗震分析基本理论
• 2.1 静力法
• 2.2 反应谱法
• 2.3 动态时程分析法
• 第3章 高墩大跨连续刚构桥有限元模型及动力特性分析
• 3.1 工程基本概况
• 3.2 有限元模型
• 3.3 结构动力特性分析
• 3.3.1 多自由度体系的动力特性计算
• 3.3.2 动力特性分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 高墩大跨连续刚构桥动力反应谱分析
• 4.1 场地设计地震反应谱的确定与组合
• 4.2 高墩大跨连续刚构桥地震动反应谱计算结果及分析
• 4.2.1 纵向+竖向结果分析
• 4.2.2 横向+竖向结果分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 高墩大跨连续刚构桥动力时程分析
• 5.1 动力方程及数值解法
• 5.2 地震波的选择和输入
• 5.3 高墩大跨连续刚构桥地震动时程计算结果及分析
• 5.3.1 纵向+竖向结果分析
• 5.3.2 横向+竖向结果分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 高墩大跨连续刚构桥行波效应分析
• 6.1 考虑行波效应的地震输入
• 6.2 考虑行波效应的时程分析方法
• 6.3 行波效应对高墩墩顶位移的影响
• 6.4 行波效应对高墩内力的影响
• 6.5 本章小结
• 第7章 高墩大跨连续刚构桥非线性时程分析
• 7.1 几何非线性动力平衡方程
• 7.2 荷载及地震波的选择和输入
• 7.3 非线性时程分析结果与线性时程分析结果比较分析
• 7.3.1 位移结果
• 7.3.2 内力结果
• 7.4 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果