考虑土—基础动力相互作用的独塔斜拉桥地震反应谱分析

发布时间：2018-07-16 17:12

【摘要】：桥梁在地震中受到破坏或者损坏,将会导致交通中断,影响救援,带来更大的经济损失。由于抗震问题的多样性和复杂性,有许多问题需要进一步研究。本文主要研究土—基础动力相互作用对斜拉桥地震响应的影响。以一座独塔预应力混凝土斜拉桥为工程背景,采用汶川地震加速度反应谱,对该桥在考虑土—基础动力相互作用下的地震响应进行了分析研究,并和时程分析结果做了比较。本文主要工作如下：(1)对常用的土—基础动力相互作用简化分析模型进行了总结和分析,考虑地基土的辐射阻尼效应,并结合确定地基水平抗力系数的“m”法,给出论文所用阻抗函数的刚度以及阻尼参数的计算公式；(2)参考《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01-2008)和前人的研究成果,建立了独塔预应力混凝土斜拉桥基础和地基土的完全固结模型、分布式弹簧阻尼模型以及集中弹簧阻尼模型。并进行了成桥状态的静力计算；(3)对采用三种土—基础相互作用模型的斜拉桥进行结构自振特性分析,计算了斜拉桥的自振模态以及质量参与系数,结果分析表明,在考虑了土—结构动力相互作用后,斜拉桥的基频降低,进一步削弱高阶模态对结构变形的贡献；(4)使用汶川地震三个方向的加速度反应谱数据,对采用三种土-基础相互作用模型的斜拉桥进行地震反应谱分析,比较分析了不同的土—基础动力相互作用模型对斜拉桥地震响应的影响,计算结果表明,若不考虑土—结构动力相互作用,斜拉桥的抗震设计将会偏于不安全；(5)使用汶川地震三个方向的加速度时程数据,对采用三种土-基础相互作用模型的斜拉桥进行地震时程分析,并与反应谱分析结果进行比较,结果对比表明,两种计算方法所得内力位移应力曲线数量级相同变化趋势较为一致,数值相对差别在20%以内的。因此在仅考虑几何非线性的条件下,对独塔斜拉桥进行地震分析应用反应谱分析的计算结果是可以接受的。考虑土—基础动力相互作用影响时采用的简化模型以采用DSD模型为好。
[Abstract]:Damaged or damaged bridges in the earthquake will cause traffic disruption, affect rescue, and bring greater economic losses. Due to the diversity and complexity of seismic problems, many problems need to be further studied. The effect of soil-foundation dynamic interaction on the seismic response of cable-stayed bridges is studied in this paper. Taking a single tower prestressed concrete cable-stayed bridge as the engineering background, the seismic response of the bridge under the consideration of soil-foundation dynamic interaction is studied by using the acceleration response spectrum of Wenchuan earthquake, and the results are compared with the results of time-history analysis. The main work of this paper is as follows: (1) the commonly used simplified analysis model of soil-foundation dynamic interaction is summarized and analyzed, considering the radiation damping effect of foundation soil, and combining with the "m" method to determine the horizontal resistance coefficient of foundation. The formulas for calculating the stiffness and damping parameters of the impedance function used in this paper are given. (2) referring to the detailed rules for Seismic Design of Highway Bridges (JTG / T B02-01-2008) and the previous research results, The complete consolidation model, distributed spring damping model and concentrated spring damping model of single tower prestressed concrete cable-stayed bridge foundation and foundation soil are established. (3) the structural vibration characteristics of cable-stayed bridges with three soil-foundation interaction models are analyzed, and the natural vibration modes and mass participation coefficients of cable-stayed bridges are calculated. Considering the soil-structure dynamic interaction, the fundamental frequency of the cable-stayed bridge is reduced, which further weakens the contribution of higher-order modes to the structural deformation. (4) the acceleration response spectrum data of the three directions of Wenchuan earthquake are used. The seismic response spectrum analysis of cable-stayed bridges using three soil-foundation interaction models is carried out. The effects of different soil-foundation dynamic interaction models on the seismic responses of cable-stayed bridges are compared and analyzed. If the soil-structure dynamic interaction is not taken into account, the seismic design of cable-stayed bridges will be less safe. (5) the acceleration time history data in three directions of Wenchuan earthquake are used. The seismic time history analysis of cable-stayed bridges using three soil-foundation interaction models is carried out, and the results are compared with the results of response spectrum analysis. The order of magnitude of the internal force displacement and stress curve obtained by the two methods is the same, and the relative difference between the two methods is less than 20%. Therefore, under the condition of only considering the geometric nonlinearity, the calculation results of seismic response spectrum analysis for single tower cable-stayed bridge are acceptable. The DSD model is better for the simplified model when considering the dynamic interaction between soil and foundation.
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U442.55;U448.27

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本文编号：2127058