大跨径桥梁在长周期地震动作用下的响应及减震措施研究

论文摘要

长周期地震动具有峰值加速度相对较低,持时长等特点。历史记录到的长周期地震动表明,震级、震中距和局部场地条件对长周期地震动的发生有重要影响。本文总结认为,具有深厚覆盖土层的场地,若其方圆能产生远场效应的距离有发生大地震的地质构造,有发生长周期地震动的可能。长周期地震动会使大跨径桥梁、超高层建筑等柔性结构产生大位移、高速度和大幅摇摆,可能会产生预期之外的破坏或损坏。为研究长周期地震动对大跨径桥梁的影响,本文以一座悬索桥和两座斜拉桥为算例,选取四条普通地震波和两条长周期地震波分别从纵向和横向对结构进行激励。非线性时程分析结果表明,长周期地震动对大跨径桥梁的影响很大。长周期地震动作用下大跨径桥梁不仅梁端位移和塔顶位移可能远大于普通地震动,桥塔内力也可能会超过普通地震动的响应值,特别是桥塔横梁或交叉处等节点位置的响应尤其不利。因此,本文认为,在可能发生长周期地震动场地上建设的大跨径桥梁,其抗震设计应该充分考虑长周期地震动的不利影响。本文进一步以一座斜拉桥为例,研究了大跨径桥梁常用的两种纵向减震措施(弹性连接装置和粘滞阻尼器)在长周期地震动作用下的有效性。结果表明,弹性连接装置在长周期地震动作用下不仅起不到减震效果,还可能产生反作用,增加结构的位移和内力,不宜应用在可能发生长周期地震动场地上建造的大跨桥梁。而粘滞阻尼器在普通地震动和长周期地震动作用下均有较好的减震效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 国内大跨桥梁的发展
• 1.2 长周期结构的震害
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文的研究意义和主要研究内容
• 1.4.1 研究意义
• 1.4.2 主要研究内容
• 第二章 桥梁抗震设计的基本理论和设计方法
• 2.1 桥梁抗震设防标准
• 2.2 抗震计算理论
• 2.2.1 静力法
• 2.2.2 反应谱法
• 2.2.3 动态时程法
• 2.2.4 功率谱法
• 2.2.5 运动方程的数值解法
• 2.3 抗震设计的破坏准则
• 2.3.1 强度破坏准则
• 2.3.2 延性破坏准则
• 2.3.3 能量破坏准则
• 2.3.4 双参数破坏准则
• 2.3.5 低周疲劳破坏准则
• 2.4 本章小结
• 第三章 长周期地震动的发生条件及其特性
• 3.1 长周期地震动的研究状况
• 3.2 长周期地震动的发生条件
• 3.3 长周期地震波和普通地震波的特性比较
• 3.4 本章小结
• 第四章 长周期地震动作用下大跨桥梁的动力响应分析
• 4.1 工程概况及有限元模型
• 4.2 结构的动力特性
• 4.3 地震波输入的选择
• 4.4 结构的地震响应
• 4.4.1 顺桥向激励下的地震响应
• 4.4.2 横桥向激励下的地震响应
• 4.5 本章小结
• 第五章 长周期地震动作用下大跨桥梁纵向减震效果研究
• 5.1 引言
• 5.2 弹性连接装置
• 5.3 阻尼装置
• 5.4 本章小结
• 结论与建议
• 主要结论
• 进一步研究的建议
• 参考文献
• 致谢