动水效应下拱桥的地震响应及船桥碰撞分析

论文摘要

近年来,随着我国交通基础设施的快速发展,跨河大中型桥梁不断修建,而在云南省修建的大中型桥梁中,很多采用钢筋混凝土拱桥这种桥梁形式。若通航水位过高,则有部分主拱圈淹没在水中,云南省属于地震多发地区,对此类型桥梁进行地震响应分析就有了切实重要的意义,同时,若船只偏离航道,则会对主拱圈进行撞击。本论文正是在这种背景下,针对李仙江戈兰滩水电站淹没省道S214线复线工程K4+852钢筋混凝土箱型拱桥的具体工程对考虑动水效应下的拱桥地震响应和船桥碰撞进行分析研究,完成的具体工作如下：’1、建立了不考虑动水和考虑动水两个拱桥模型,并对其进行了地震时程响应分析,震动输入时考虑顺桥向输入、横桥向输入和顺桥向（1.0）+横桥向（1.0）+竖桥向（0.5）的组合输入三种方法,对主拱圈关键部位的位移、轴力和弯距进行了分析和比较,总结计算模型的地震响应规律,得出动水效应对拱桥地震响应的影响；2、采用3000吨内河船舶撞击力时程对拱桥进行纵向撞击和横向撞击时,得出主拱圈的动力响应特性：其纵向位移、竖向位移、横向位移值都不大,主拱圈大部分始终处于受压状态,且压应力远小于C50混凝土的抗压设计强度,处于弹性工作范围。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 桥梁震害分析与地震反应分析方法
• 1.2.1 地震对桥梁结构的影响
• 1.2.2 桥梁结构震害分析
• 1.2.3 桥梁地震反应分析方法
• 1.3 桥梁的抗震设计现状
• 1.4 船撞桥问题成为交通发展中越来越突出的问题
• 1.5 船撞桥问题的研究现状
• 1.6 研究课题的提出和本文研究的主要内容
• 1.6.1 研究课题的提出
• 1.6.2 本文研究的主要内容
• 第二章 桥梁抗震设计理论
• 2.1 引言
• 2.2 桥梁振动的有限元分析方法
• 2.2.1 拱桥动力运动微分方程的建立
• 2.2.2 阻尼矩阵的处理
• 2.2.3 地震反应分析方法
• 2.2.3.1 反应谱法
• 2.2.3.2 动态时程分析法
• 2.2.4 地震反应分析的数值积分方法
• 第三章 水动力效应的分析
• 3.1 动水方程的建立
• 3.2 动水效应的简化
• 第四章 拱桥自振特性计算
• 4.1 桥梁自振特性计算理论
• 4.2 工程简介
• 4.3 桥梁结构计算模型的建立
• 4.4 桥梁自振特性计算
• 4.4.1 不考虑动水模型的动力特性分析
• 4.4.2 考虑动水模型的动力特性分析
• 4.5 两种模型动力特性比较
• 第五章 拱桥的地震时程分析
• 5.1 概述
• 5.2 地震波的选取
• 5.2.1 地震波的选取原则
• 5.2.2 地震波的调整
• 5.2.3 本文地震波的选取和输入
• 5.3 地震响应时程分析
• 5.3.1 纵向地震输入下的时程分析
• 5.3.2 横向地震输入下的时程分析
• 5.3.3 组合地震输入下的时程分析
• 第六章 船桥碰撞分析
• 6.1 概述
• 6.2 船桥碰撞的计算理论及其发展
• 6.2.1 Minorsky理论
• 6.2.2 Heins-Derucher理论
• 6.2.3 数值解法
• 6.2.4 简化解析法
• 6.2.5 试验研究
• 6.2.6 有限元仿真方法
• 6.3 国内外船桥碰撞有限元仿真技术的研究进展
• 6.4 桥梁船撞力实用计算方法
• 6.4.1 Woisin公式
• 6.4.2 Pedersen公式
• 6.4.3 AASHTO规范公式
• 6.4.4 欧洲规范公式
• 6.4.5 我国《铁路桥涵设计基本规范》公式
• 6.4.6 我国《公路桥涵设计通用规范》计算方法
• 6.4.7 其它计算公式和方法
• 6.5 分析碰撞问题的有限元技术
• 6.5.1 接触算法
• 6.5.2 混凝土材料模型
• 6.5.3 撞击船的计算模型
• 6.6 船桥碰撞简化计算
• 6.7 拱桥船撞动力反应分析
• 6.7.1 顺桥向撞击
• 6.7.2 横桥向撞击
• 第七章 结论与展望
• 7.1 本文的主要工作和成果
• 7.2 有待进一步完善的工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录 （攻读硕士学位期间发表论文目录）