考虑桩土相互作用的长山矮塔斜拉桥三维地震动力响应分析
本文关键词：考虑桩土相互作用的长山矮塔斜拉桥三维地震动力响应分析 出处：《大连海事大学》2015年硕士论文 论文类型：学位论文
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【摘要】：矮塔斜拉桥是近几十年发展起来的新型桥梁模式,因其独特的美学景观特征、灵活的跨径布置以及良好的经济性能,越来越显示出巨大的发展潜力。矮塔斜拉桥的受力特点介于连续梁桥与斜拉桥之间,动力特性以及地震响应与两种桥型既有联系又有区别。这样,如何有效准确地对其进行三维地震动力响应数值分析,。对于工程设计与实践具有重要的指导作用和参考价值。本文以大连长山矮塔斜拉桥为具体工程背景,基于大型的有限元数值计算平台ADINA,结合动力模态分析法、地震反应谱分析法和动力时程逐步时间积分法,并综合考虑桩土相互作用的影响,通过全桥大型三维动力数值计算模型,从完全相互作用角度对桥梁结构进行了地震动力响应分析。具体研究内容包括：(1)针对桥梁结构在重力和车道荷载作用下进行了等效静力受力变形分析,并结合规范要求对桥梁整体刚度和强度做出合理性评价,在此基础上采用子空间迭代法对桥梁整体结构动力特性进行了系统分析,探讨了考虑桩土相互作用和重力作用对桥梁结构动力特性的影响规律。(2)分别基于SRSS和CQC振型组合方法,针对桥梁结构进行了常遇和罕遇地震作用下的地震反应谱分析,在此基础上进行了桥梁结构抗震性能评价,并探讨了振型选取阶数、桩土相互作用、地震动维数以及振型组合方法对矮塔斜拉桥地震反应谱响应计算结果的影响规律。(3)分别选取典型强震记录El-centro波、Taft波和Kobe波,考虑桩土相互作用影响,针对桥梁结构进行了常遇和罕遇地震作用下弹性动力时程分析,并通过与地震反应谱计算结果进行比较,进一步对桥梁结构抗震性能进行了系统全面评价；在桥梁结构弹性动力时程分析基础上,综合考虑桩土相互作用和混凝土材料弹塑性受力变形特性,对桥梁结构分别进行了常遇和罕遇地震作用下弹塑性动力时程分析,并与地震反应谱计算结果进行比较分析,探讨了结构材料非线性对矮塔斜拉桥动力响应特性的影响规律。
[Abstract]:Low tower cable-stayed bridge is a new bridge model developed in recent decades, because of its unique aesthetic landscape characteristics, flexible span layout and good economic performance. The stress characteristics of the cable-stayed bridge are between continuous girder bridge and cable-stayed bridge. The dynamic characteristics and seismic response are related to and different from the two types of bridge. How to carry out the numerical analysis of 3D seismic dynamic response effectively and accurately has important guiding function and reference value for engineering design and practice. This paper takes Dalian Changshan low tower cable-stayed bridge as the concrete engineering background. Based on the large-scale finite element numerical calculation platform Adina, combined with dynamic modal analysis, seismic response spectrum analysis and dynamic time history step by step time integration method, the influence of pile-soil interaction is considered comprehensively. Through the full-bridge large-scale three-dimensional dynamic numerical model. The seismic dynamic response of bridge structure is analyzed from the perspective of complete interaction. The specific research contents include: 1) the equivalent static force deformation analysis of bridge structure under gravity and driveway loads is carried out. According to the requirements of the code, the rationality of the stiffness and strength of the bridge is evaluated. On this basis, the dynamic characteristics of the whole bridge structure are systematically analyzed by subspace iteration method. The influence of pile-soil interaction and gravity on the dynamic characteristics of bridge structure is discussed. The method based on SRSS and CQC mode combination is discussed. Based on the seismic response spectrum analysis of bridge structure under rare and frequent earthquakes, the seismic performance of bridge structure is evaluated, and the order of vibration mode selection and pile-soil interaction are discussed. The influence of the dimension of ground motion and the mode combination method on the seismic response spectrum response of the cable-stayed bridge with low tower is studied. (3) the El-centro waves recorded by typical strong earthquakes are selected respectively. Considering the influence of pile-soil interaction, Taft wave and Kobe wave are used to analyze the elastic dynamic history of bridge structure under rare and frequent earthquakes, and the results are compared with the calculated results of seismic response spectrum. The seismic performance of bridge structure is evaluated systematically and comprehensively. On the basis of elastic dynamic time history analysis of bridge structure, the pile-soil interaction and elastic-plastic deformation characteristics of concrete material are considered comprehensively. The elastic-plastic dynamic time-history analysis of bridge structure under the action of frequent and rare earthquakes is carried out, and the results are compared with the results of seismic response spectrum calculation. The influence of structural material nonlinearity on dynamic response of cable-stayed bridge with low tower is discussed.
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U448.27;U442.55
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，本文编号：1399273
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