地震及波浪作用下深水悬索桥动力响应分析
本文关键词：地震及波浪作用下深水悬索桥动力响应分析 出处：《中国石油大学(华东)》2015年硕士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：目前国内外已经建成了很多大规模深水桥梁。地震发生时,深水桥墩在水中承受的动水压力可能会使下部结构甚至整个桥梁出现结构破坏。为了确保深水桥梁的安全性,有必要对深水桥梁的动力特性进行深入研究。本文以青岛海湾大桥为例,考虑了地震的一致激励和行波效应,对地震及波浪作用下深水悬索桥进行动力响应分析。主要内容如下:(1)用MIDAS/CIVIL2012软件建立青岛海湾大桥有限元模型,对桥梁进行模态分析,选取了El-Centro波、Taft波和一条人工波来进行一致激励和行波效应下的地震响应的分析,分析了行波效应对桥梁结构位移和内力的影响。对于节点位移,塔顶位移受视波速的影响最为突出;对于单元内力,视波速在一定范围内,行波效应会使桥梁的内力增大,视波速为2000m/s时行波效应对主缆、吊索、加劲梁和索塔内力影响较其他视波速小。(2)采用附加质量法建立桥梁有限元模型,并进行了模态分析,对比了有水和无水条件下桥梁的自振频率和振型特征;采用线性波浪理论和Morison方程,运用Matlab编程,求得规则波浪荷载;分析了地震和波浪同时作用下动水压力和行波效应对其位移和内力的影响。结果表明,在视波速为2000m/s时,动水压力对桥梁地震响应的影响最大;动水压力的影响具有一定的波动性,对不同的节点可能起到增大作用也可能为减小作用。(3)以P-M谱为靶谱,运用Matlab进行随机波浪的数值模拟,利用得到的随机波浪荷载进行青岛海湾大桥在地震和波浪作用下的动力分析,与规则波作用时的结果对比后得出随机波浪荷载对其位移和内力的影响。在大部分工况下,考虑随机波作用时得到的结果与考虑规则波时基本相同,随机波的影响系数较小。但是在某些工况下,随机波的影响系数会较大。
[Abstract]:At present, many large scale deep water bridges have been built at home and abroad. In order to ensure the safety of the deep water bridge, the dynamic water pressure of the pier in the deep water may cause structural damage to the substructure or even the whole bridge. It is necessary to deeply study the dynamic characteristics of deep water bridges. Taking Qingdao Bay Bridge as an example, the uniform excitation and traveling wave effect of earthquake are considered in this paper. The dynamic response of deep water suspension bridge under earthquake and wave action is analyzed. The main contents are as follows: 1) the finite element model of Qingdao Bay Bridge is established by MIDAS/CIVIL2012 software. The modal analysis of the bridge is carried out, and the El-Centro wave Taft wave and an artificial wave are selected to analyze the seismic response under uniform excitation and traveling wave effect. The influence of traveling wave effect on the displacement and internal force of bridge structure is analyzed. For the internal force of the unit, the traveling wave effect will increase the internal force of the bridge in a certain range of apparent wave velocities, and the traveling wave effect on the main cable and slings when the apparent wave velocity is 2000m / s. The internal forces of stiffened beam and cable tower are less than other apparent wave velocities. (2) the finite element model of bridge is established by additional mass method, and modal analysis is carried out. The natural vibration frequency and vibration mode characteristics of the bridge under the condition of water and anhydrous are compared. By using linear wave theory and Morison equation, regular wave loads are obtained by Matlab programming. The effects of dynamic water pressure and traveling wave effect on the displacement and internal force of the bridge under the simultaneous action of earthquake and wave are analyzed. The results show that when the apparent wave velocity is 2000m / s, the influence of the dynamic water pressure on the seismic response of the bridge is the greatest. The effect of hydrodynamic pressure has a certain volatility, which may increase the effect of different nodes or decrease the effect. 3) the P-M spectrum is used as the target spectrum. Numerical simulation of random waves is carried out by Matlab and dynamic analysis of Qingdao Bay Bridge under earthquake and wave action is carried out by using the random wave loads. The effect of random wave load on displacement and internal force is obtained by comparing with the results of regular wave action. In most cases, the results obtained by considering random wave action are basically the same as those when regular wave is considered. The influence coefficient of random wave is small, but under some conditions, the influence coefficient of random wave will be larger.
【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U441.3;U448.25
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，本文编号：1384471
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