连续刚构—钢管混凝土拱组合桥抗震性能的计算研究

论文摘要

随着国民经济的发展，大跨度桥梁在我国得到了很快的发展，其中也包括大跨度连续刚构—钢管混凝土拱这种组合桥型。我国也是一个地震多发的国家，对作为生命线工程的桥梁建筑特别是大跨度桥梁建筑在地震作用下的反应作深入细致的分析是非常必要的。本文结合宜昌长江大桥，分别介绍了连续刚构，钢管混凝土拱和其组合形式各自的发展概况及其特点，简述了桥梁地震及震害，详细介绍了桥梁地震反应分析方法。桥梁的地震反应分析一般有反应谱法和动态时程分析法。本文采用3D空间有限元模型，利用子空间迭代法对该桥进行了自振特性分析，并依据标准反应谱法，采用CQC组合方式，考虑了分别输入纵向、横向及其组合地震动下该桥弹性阶段的地震响应。进一步地，文中选取了El-Centro地震波，利用Newmark积分，依据动态时程分析方法对该桥进行了弹性阶段的地震反应分析，分别考虑了在一致激励和行波效应下的地震反应。论文中采用两类分析方法分别分析了各种工况下该桥的主梁、主墩、拱肋和吊杆的地震效应。结果表明：对本桥而言，按反应谱法和一致激励下的动态时程分析法计算，竖向地震荷载的影响占有较大比例，而且后者的部分截面内力分析结果较大。按行波效应下的动态时程分析，竖向地震分量对桥梁结构各部位影响不同，行波效应不可忽略。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 预应力混凝土连续刚构桥概述
• 1.1.1 发展概况
• 1.1.2 结构特点及受力特性
• 1.2 钢管混凝土拱桥概述
• 1.2.1 发展概况
• 1.2.2 结构特点及受力特性
• 1.3 连续刚构与钢管混凝土拱组合桥的构造和特点
• 1.4 地震及震害
• 1.5 本论文研究内容和方法
• 第2章 桥梁地震反应分析方法
• 2.1 静力法
• 2.2 反应谱法
• 2.2.1 概述
• 2.2.2 反应谱基本原理
• 2.2.3 规范反应谱
• 2.2.4 反应谱理论的地震力计算
• 2.2.5 反应谱的组合
• 2.3 动态时程分析法
• 2.3.1 动态时程分析概述
• 2.3.2 动态时程分析法的地震力计算
• 2.4 本章小结
• 第3章 结构模型的建立及动力特性分析
• 3.1 宜昌长江大桥工程概况
• 3.2 有限元模型的建立
• 3.2.1 建模的基本方法
• 3.2.2 主梁的模拟
• 3.2.3 钢管混凝土拱肋的模拟
• 3.2.4 基础
• 3.2.5 预应力的模拟
• 3.2.6 全桥有限元模型
• 3.3 宜昌长江大桥动力特性分析
• 3.3.1 运动方程的建立
• 3.3.2 桥梁结构动力特性理论
• 3.3.3 特征值计算方法
• 3.3.4 宜昌长江大桥自振特性计算结果
• 3.4 本章小结
• 第4章 连续刚构柔性拱桥的反应谱分析
• 4.1 地震动输入
• 4.1.1 反应谱曲线的选择
• 4.1.2 地震荷载组合工况
• 4.2 宜昌长江大桥计算结果分析
• 4.2.1 主梁计算结果分析
• 4.2.2 主墩计算结果分析
• 4.2.3 拱肋计算结果分析
• 4.2.4 吊杆计算结果分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 连续刚构柔性拱组合桥的时程分析
• 5.1 结构运动方程的数值解法
• 5.2 地震波的输入
• 5.2.1 地震波的选择
• 5.2.2 地震波输入模式
• 5.3 宜昌长江大桥一致激励下地震时程分析
• 5.3.1 主梁计算结果分析
• 5.3.2 主墩计算结果分析
• 5.3.3 拱肋计算结果分析
• 5.3.4 吊杆计算结果分析
• 5.4 考虑行波效应的时程分析
• 5.4.1 行波效应对主梁的影响
• 5.4.2 行波效应对拱肋的影响
• 5.4.3 行波效应对主墩和吊杆的影响
• 5.5 反应谱分析与一致激励下时程分析结果比较
• 5.6 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文