论文摘要
随着我国铁路、公路交通事业的迅猛发展,大跨度双层桥的建设也越来越多,公铁两用斜拉桥便是其中一种常用的结构形式,它们不仅能充分发挥铁路桥和公路桥竖、横向刚度互补的优势,还能充分利用土地、河流和空间等资源。大跨度公铁两用桥通常位于公路交通网络上的枢纽位置,无论在政治、经济、国防上都具有重要意义。因此,对其进行地震反应分析,得出规律性结论来指导桥梁设计是十分有必要的。本文以海坛海峡公铁大桥（75+165+450+165+75m）为工程背景,对大跨度钢桁梁双层斜拉桥的地震反应进行分析研究。利用大型通用有限元分析软件ANSYS10.0建立背景桥梁的双层模型和单层模型,分别进行动力特性分析、反应谱分析和动态时程分析,主要内容如下：首先,介绍了钢桁梁双层桥的发展概述和大跨度桥梁地震反应分析现状,并阐述了本文的研究目标和内容。其次,详细介绍了大跨度钢桁梁双层斜拉桥动力计算模型的建模过程,在双层模型的基础上建立相对应的单层模型,对比分析双层模型和单层模型的动力特性,得出单层模型和双层模型的频率相差不大,但部分振型出现的顺序不同,对影响单层模型动力特性的因素进行参数分析,得出主梁弹性模量和质量是影响单层模型动力特性的主要因素,斜拉索初始索力的影响可以忽略不计。然后,介绍了抗震设防水准和反应谱分析理论,并对反应谱理论的地震作用计算和组合方法作了简要介绍,再根据海坛海峡公铁大桥的地质情况,参照相关规范,对双层模型和单层模型分别进行反应谱分析,通过七种不同输入方向得出了墩塔底部的内力和塔顶与主梁跨中的位移,对比分析发现部分轴力的计算结果相差很大。最后,对双层模型和单层模型进行地震时程响应分析,得出斜拉桥具有明显的三维耦合特点,三维地震动输入的反应值都要大于一维和二维地震动输入的反应值,设计时应选择最不利的地震组合进行抗震设计。双层模型与单层模型墩塔底部的内力反应值都比较接近,并且其时程曲线也十分吻合,但主梁的位移反应却有些差别。因此在计算精度要求高的设计阶段不能用单层模型来替代双层模型进行抗震计算。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 选题背景和意义1.2 钢桁梁双层桥的发展概述1.3 大跨度桥梁地震反应分析现状1.3.1 大跨度桥梁地震反应主要影响因素1.3.2 大跨度桥梁地震反应分析方法1.3.3 大跨度双层桥地震反应分析现状1.4 本文研究的目的及主要内容1.4.1 研究目的1.4.2 主要内容第二章 双层钢桁梁桥模型建立及动力特性分析2.1 工程背景2.1.1 工程概况2.1.2 主要技术标准2.1.3 方案结构设计2.1.4 材料特性的输入2.2 双层桥有限元模型的建立2.2.1 材料特性的输入2.2.2 桥面系的模拟2.2.3 主塔的模拟2.2.4 斜拉索的模拟2.2.5 墩和支座的模拟2.3 合理成桥状态的确定2.3.1 合理成桥索力确定的原则2.3.2 确定斜拉桥成桥状态的方法2.3.3 合理成桥状态恒载索力2.4 单层桥有限元模型的建立2.5 动力特性对比分析2.5.1 桥梁结构自振特性计算理论2.5.2 双层模型与单层模型自振频率与振型对比分析2.6 单层模型参数敏感性分析2.6.1 主梁弹性模量对单层模型自振特性的影响2.6.2 主梁质量对单层模型自振特性的影响2.6.3 初索力对单层模型自振特性的影响2.7本章小结第三章 地震反应谱分析3.1 抗震设防水准3.2 反应谱理论3.3 反应谱理论的地震作用计算3.3.1 单质点体系的地震作用计算3.3.2 多质点体系的地震作用计算3.4 反应谱的组合方法3.5 桥址设计反应谱3.6 反应谱分析结果3.6.1 墩塔剪力分析结果3.6.2 墩塔轴力分析结果3.6.3 墩塔弯矩分析结果3.6.4 主塔偏位分析结果3.6.5 主梁跨中位移分析结果3.7 本章小结第四章 地震时程响应分析4.1 时程分析法的基本原理4.2 地震波的选择及输入4.3 地震时程响应分析结果4.3.1 纵向激励作用下的响应特性4.3.2 横向激励作用下的响应特性4.3.3 竖向激励作用下的响应特性4.3.4 纵向+竖向激励作用下的响应特性4.3.5 横向+竖向激励作用下的响应特性4.3.6 纵向+横向激励作用下的响应特性4.3.7 纵向+竖向+横向激励作用下的响应特性4.4 本章小结第五章 结论与展望5.1 结论5.2 展望参考文献致谢个人简历
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