地震动非平稳特性识别及对桥梁随机响应影响研究

发布时间：2020-03-17 18:18

【摘要】：随机地震作用下桥梁结构的动力响应一直是研究的热点问题。地震动为典型的非平稳过程,在时域、频域内均展现出显著变化。而既有桥梁抗震分析通常考虑了时域内的非平稳特性,对频率内非平稳特性的影响研究不足。因此,本文利用既有地震记录,借助于小波变换方法识别出地震动非平稳特性,继而考察对大跨度桥梁动力响应的影响,具有十分重要的理论和实际意义。本文主要研究内容和结论如下:(1)对基于连续小波变换、S变换进行激励非平稳特性提取的理论进行了综述,编制了基于Morlet小波、广义谐小波、S变换的地震动演变功率谱识别程序,并进行了数值验证。结论如下:三种识别方法具有良好的频域识别效果;Morlet小波方法能够得到最优结果的常系数矩阵为15阶;Morlet小波与S变换在时间域识别效果较差;故最终推荐广义谐小波作为地震动演变功率谱识别方法。(2)介绍了考虑地震动完全非平稳特性的Priestley谱模型以及空间变异性模型,利用虚拟激励法实现多点、多维随机地震动施加到桥梁结构的步骤。(3)建立某自锚式悬索桥有限元模型,进行了模态分析;利用基于广义谐小波基的小波变换识别出的三条实际地震动时程(调幅后)的演变功率谱;采用虚拟激励法计算了各控制截面、节点的动力响应演变功率谱及方差;分析结果表明地震动非平稳特性差异造成了的桥梁动力响应峰值变化近20%。
【图文】：

而对于像大跨度桥梁这种大型土木工程结构构筑物而言，自然灾害例如：非逡逑良态风、地震、波浪潮汐力等则是对于结构安全而言最大的隐患以及灾害性的激励逡逑丨１－２！。上述三种自然灾害构成的典型激励频谱的概率统计结果［３］如图１－３所示。从图逡逑中可以看出，各种类不同的周期特征下，对工程结构构筑物的作用有着显著的差异。逡逑自然界存在的普遍规律为随机性，这种随机的外部激励作用下的结构，是结构随机逡逑振动所研宄的重点。其应用了概率与统计的方法，在随机性的外部激励的作用下，逡逑对结构及机械系统的对应的响应、稳定性和可靠度进行了详细分析的科学技术理论。逡逑现在，己经成为了研宄土木结构、地震动、风、海洋潮汐、机械等工程领域的振动逡逑理论基础，并在这些工程领域大放异彩，成为了不可或缺的力学分支［４＿５］。早在上个逡逑世纪的五六十年代，随机振动理论就开始了蓬勃的发展，，国内外大量学者丰富了其逡逑理论积淀，己然累积了大量的基础性理论思路。逡逑．ｉ苔和烟囱＊逡逑。大＾度桥梁．＾逡逑＾邋构筑物逡逑重力承台逡逑４逦？逡逑Ｉ逦ｉｉ－￣￣＾逦Ａ逦扰动纵倾逦Ａ逦

点就造成了如何对单一非平稳激励的时间瞬时特性进行表达越来越成为学随机振动的焦点。对这个问题的研宄，孕育出着眼于非平稳激励信号的局时频域分析理论，这种理论应用了局部变换的思路，对这些激励信号构建－频域为基本平台，时域－频域－能量的三维分布构成，清楚地展示了信号的质特征－－一时间依存的瞬时特性，对随机激励理论有着非常重要的价值。几十年的时间里，关于时频域分析理论的研宄大量开展，在不同领域内由进行论文发表，充分证明了时频域分析的实际应用价值。逡逑
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U442.55

【参考文献】

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本文编号：2587561