钢-混凝土板组合桁架桥随机地震反应分析

发布时间：2020-09-07 16:03

　　 钢桁架结构是目前常见的一种桥梁结构,由于重量轻,节省材料,施工简单快捷等众多优点,被广泛用于公路桥梁和铁路桥梁。但它本身也存在一定的缺点,例如普通钢桁架桥大多采用钢板作为桥面板,钢板虽然重量轻,但是比较容易疲劳破坏,这种问题一直以来都是较难克服的;也有些桁架桥梁的桁架是钢筋混凝土材质的,由于混凝土的抗拉能力极差,致使桥梁的受力能力受到限制。钢-混凝土板组合桁架结构是一种新型大跨度结构,钢桁架受拉,混凝土桥面板受压,这两种材料各自发挥自身优点并完美配合,改善了传统桁架结构的不足,可以较好地应用在大跨度的高速公路或铁路桥梁建设中,同时还可以合理地应用在公铁两用类桥梁中。目前对于这种结构桥梁的研究,重点仍在施工技术和节点的受力分析方面,抗震性能方面的研究远远不足。因此,本文借用有限元分析软件Ansys对大跨度钢-混凝土板组合桁架桥进行地震动力学特性进行分析,主要研究内容如下:1.简要介绍了钢桥的发展历史,总结了钢-混凝土板组合桁架桥的发展现状和前景,阐述了随机理论在桥梁抗震方向上的研究进展。2.介绍了随机振动分析理论,并以随机振动理论为基础,详细推导了随机地震作用下结构的数学计算形式和地震反应动力学方程,根据其发展历程,详细介绍了现有的地震功率谱模型,综述了这些模型的优缺点,并给出了地震动空间效应的计算公式,对其中几种常用的相干效应模型进行了介绍。3.研究了大跨度钢-混凝土板组合桁架桥基本动力特性。通过对钢-混凝土板组合桁架结构进行简化,在ANSYS中创建该桥梁的有限元计算模型,结合实际情况合理地设置模型的相关计算参数。对钢-混凝土板组合桁架结构进行模态分析。得到前100阶自振频率、振型并列出前6阶做相应的分析。4.展开对钢-混凝土板组合桁架桥的随机地震响应分析。利用随机振动理论对结构进行一致激励下随机地响应震分析,并采用时程分析法进一步验证。合理地选取空间效应模型及相关参数,开展在地震动空间特性条件下的钢-混凝土板组合桁架桥随机地震响应分析。首先分别研究相干效应、行波效应以及局部场地效应下的响应结果,接着将三类空间效应进行组合,综合分析地震动空间特性对钢-混凝土板组合桁架桥随机地震响应的影响,并与一致激励下的结果进行对比分析。
【学位单位】：广西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U442.55
【部分图文】：

图 2-2 ω = π 时各模型相干函数值Fig.2-2 when ω = π the coherent function value of different model图 2-3 ω =10 π 时各模型相干函数值

16图 2-3 ω =10 π 时各模型相干函数值Fig.2-3 when ω=10 π the coherent function value of different model由图 2-2 和图 2-3 可以看出，两点之间相干函数的具体数值与这两点之间的存在负相关的关系，而且对比两图可以发现，当距离相同的时侯，随着频率的，相干性逐渐变弱。同时不同的模型之间，相干函数的数值分布比较离散。根往实际分析数据总结发现，即使是相同的模型在不一样的地震中应用，相干函也会存在很大的不同。严格地说，一个地震模型确定的参数只对那一次地震所的模型适用。在实际运用中，怎样根据实际地震条件选出较合理的模型和参数是一个有待进一步探讨的问题。

图 3-3 桁架立体示意图Fig. 3-3 Schematic diagram of the truss工字型钢承受荷载能力强，抗弯、抗拉、抗压强度高，箱型截面抗扭刚度大，通过这样合理布置各部位杆件的截面形式，构件进行有效组合，各部位杆件以拉或者压的形式来承受力，容易受扭的部位布置成相应的箱型杆件，能够发挥杆件各自的优势作用，从而使各种材料得到充分利用，达到理想的结构设计状态。3.2 桥梁模型处理3.2.1 材料特性本桥计算模型中使用到的材料如表 3-1 所示，其中 Q345Eq 的本构模型即采用二折线模型，而桥面板混凝土采用全量 K-G 模型，该模型是 Cedolin 等建议的模型。在这由模型中，把混凝土看作各向同性体，其八面体应力(σ8、τ8)与八面体应变(ε8、γ8)之间有如下弹性关系：表 3-1 材料特性表

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本文编号：2813553