庄河建设大桥地震反应分析

论文摘要

自锚式斜拉—悬吊协作体系桥是一种新型的桥梁结构形式，综合了传统的斜拉—悬吊协作体系桥和自锚式悬索桥的诸多优点，具有良好的结构性能和显著的技术经济效益，已被工程界所采纳，但从目前已有文献看，对这种桥型动力性能的研究颇为少见，本文以庄河建设大桥为工程背景，对该新型结构体系的动力特性以及地震响应行为进行了深入的研究，主要工作如下：（1）自锚式斜拉—悬吊协作体系桥的动力特性主要包括体系的自振频率和主振型，它是该体系进行动力响应分析的前提和基础。本文基于有限元原理，建立庄河建设大桥的空间动力计算模型对其动力特性进行了分析，并与相同跨径和结构参数的地锚式斜拉—悬吊协作体系桥进行了对比，总结了其动力特性的新特点。（2）采用标准反应谱作为输入的谱曲线，分别考虑了纵向、横向、竖向输入下该桥的地震响应，并考虑了两种地震组合，即纵桥向+竖向输入和横桥向+竖向输入。为了保证计算精度，在计算中采用了CQC方法。（3）本文采用人工生成的地震波，考虑了结构几何非线性因素的影响，对庄河建设大桥在竖向、纵向和横向地震波输入下的地震反应进行了详细研究，得出了各输入情况下主梁、索塔的控制截面的内力和位移响应时程结果。（4）谱分析是一种线性分析，无法考虑非线性的影响，因此，本文对庄河建设大桥又进行了动态时程分析，这种分析方法可以考虑一些非线性因素的影响，两种方法的计算结果相互校核，得到该桥最终的地震响应结果。（5）结构体系的选择很大程度上影响桥梁的整体抗震性能，因此，本文对庄河建设大桥的梁塔连接的三种约束方式进行了分析研究，从中选用了抗震性能较好的结构体系，即塔、梁弹性约束体系，并进一步研究了弹性约束刚度对庄河建设大桥动力特性和地震反应的影响。同时研究了加劲梁刚度、塔柱刚度等参数的变化对该桥动力特性的影响，就其影响规律作了详细的讨论。本文总结的规律可以作为该桥抗震设计的一个依据，对其它类似桥梁地震反应分析也有一定的指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题的背景
• 1.2 自锚式斜拉—悬吊协作体系的发展综述及特点
• 1.2.1 自锚式斜拉—悬吊协作体系的发展综述
• 1.2.2 自锚式斜拉—悬吊协作体系的特点
• 1.3 桥梁抗震计算理论及抗震设计方法的演变
• 1.4 本文的工作
• 2 桥梁抗震设计的理论基础与方法
• 2.1 概述
• 2.2 反映谱理论
• 2.2.1 反应谱方法
• 2.2.2 反应谱的定义
• 2.2.3 反应谱基本原理
• 2.2.4 反应谱组合方法
• 2.2.5 反应谱理论的地震力计算
• 2.3 时程分析方法
• 2.3.1 概述
• 2.3.2 桥梁非线性因素的主要来源
• 2.3.3 动态时程分析法
• 2.3.4 地震作用下桥梁结构运动方程
• 2.3.5 运动方程的数值解法
• 3 庄河建设大桥动力行为研究
• 3.1 引言
• 3.2 工程概况及结构设计
• 3.3 庄河建设大桥动力特性分析
• 3.3.1 空间有限元模型的建立
• 3.3.2 动力特性对比分析
• 3.3.3 小结
• 4 庄河建设大桥地震反应分析
• 4.1 庄河建设大桥的反应谱分析
• 4.1.1 纵向振动分量作用
• 4.1.2 横向振动分量作用
• 4.1.3 竖向振动分量作用
• 4.1.4 三向正交分量的组合
• 4.2 庄河建设大桥地震反应的时程分析法
• 4.2.1 纵向振动分量作用
• 4.2.2 横向振动分量作用
• 4.2.3 竖向振动分量作用
• 4.3 小结
• 5 结构参数变化对庄河建设大桥动力特性和地震反应的影响
• 5.1 纵向弹性约束对庄河建设大桥动力特性和地震反应的影响
• 5.2 加劲梁刚度的变化对动力特性的影响
• 5.2.1 竖向刚度变化
• 5.2.2 横向刚度变化
• 5.3 桥塔刚度的变化对动力特性的影响
• 5.3.1 纵向刚度变化
• 5.3.2 横向刚度变化
• 5.4 小结
• 6 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢