大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥抗震性能分析

论文摘要

由于钢管和混凝土的相互作用,钢管的套箍作用可以增强混凝土的抗压性能,同时混凝土对钢管的作用又可以提高钢管的稳定性能,因此,钢管混凝土劲性骨架表现出良好的受力性能；另一方面,由于劲性骨架为拱桥的施工提供了方便,使得拱桥向大跨度方向发展成为可能,因此,劲性骨架拱桥在国内外得到了迅猛的发展。钢管混凝土劲性骨架的这些优良品质使得劲性骨架拱桥表现出良好的受力性能和工程实用性,在实际中得到广泛应用。因此,研究其抗震性能有重要的现实意义和实用价值。本文首先简要介绍劲性骨架拱桥的发展和现状,阐述了劲性骨架动力特性分析的基本理论和求解方法以及抗震分析的有限单元法理论。以在建中的广元昭化嘉陵江特大桥为背景,利用Midas/Civil 2010结构分析程序建立该桥计算分析模型,结合该桥实际特点对该桥的抗震性能进行分析研究：(1)通过对该桥动力特性进行分析,给出了该桥的自振模态和振型,讨论了大跨度劲性骨架拱桥动力特性的一般规律,通过对比裸拱和全桥的动力特性,研究其动力特性,为抗震分析和研究打下基础。(2)阐述了地震反应谱分析方法的发展和理论,通过对该桥进行规范反应谱E1和E2水平下的弹性响应分析,研究结构的抗震性能。(3))基于时程分析法,分别采用El—Centro波和汶川地震波对该桥地震加载,对拱肋的内力和位移结构结构进行分析研究,并将其计算结果与反应谱方法的计算结果进行比较分析。通过分析地震作用下劲性骨架的受力情况,为广元昭化桥设计、施工提供参考;为同类桥梁抗震分析、设计提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 大跨度劲性骨架拱桥发展概述
• 1.2.1 拱桥的发展
• 1.2.2 钢管混凝土
• 1.2.3 劲性骨架拱桥发展
• 1.3 大跨度劲性骨架拱桥的特点及设计计算理论
• 1.4 大跨度桥梁抗震分析方法概述
• 1.5 本文主要工作
• 第2章 桥梁振动有限元理论及计算方法
• 2.1 建立结构振动分析的有限元方法的一般步骤
• 2.2 振动微分方程的解法
• 2.2.1 直接积分法
• 2.2.2 振型叠加法
• 2.3 结构振动的特征值问题
• 2.3.1 逆迭代法
• 2.3.2 子空间迭代法
• 2.3.3 里兹向量直接叠加法
• 2.3.4 Lanczos方法
• 2.4 本章小结
• 第3章 广元昭化嘉陵江特大桥动力特性分析
• 3.1 广元昭化嘉陵江特大桥工程概述
• 3.1.1 广元昭化嘉陵江特大桥工程背景
• 3.2 广元昭化嘉陵江特大桥有限元模型建立
• 3.3 广元昭化嘉陵江特大桥动力特性分析
• 3.3.1 自振特性
• 3.3.2 与其它计算模型的比较
• 3.4 本章小结
• 第4章 地震反应谱响应分析
• 4.1 地震反应谱分析方法
• 4.1.1 反应谱方法的发展
• 4.1.2 反应谱方法
• 4.2 广元昭化桥地震反应谱的确定
• 4.2.1 桥址处地震特性
• 4.2.2 广元昭化桥地震动反应谱输入
• 4.3 广元昭化桥地震反应谱分析
• 4.3.1 E1地震作用下的地震分析
• 4.3.2 E2地震作用下的弹性地震分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 地震时程响应分析
• 5.1 地震时程响应分析方法
• 5.1.1 时程响应分析方法的简介
• 5.1.2 时程分析方法
• 5.1.3 地震波的选取和调整
• 5.2 典型地震加速度时程下的地震响应
• 5.2.1 E1-Centro地震输入
• 5.2.2 E1-Centro波作用下的广元昭化桥地震响应分析
• 5.3 CD2-EW汶川地震加速度时程下广元昭化桥地震响应分析
• 5.3.1 CD2-EW汶川地震波输入
• 5.3.2 CD2-EW汶川地震波作用下地震特性分析
• 5.4 本章小结
• 总结
• 致谢
• 参考文献