悬索桥有限元模型修正与抗震韧性评价研究

发布时间：2020-10-18 15:46

　　 地震灾害常常给人类带来难以承受的损伤。人们在经济发展的同时越来越重视地震对人类活动的影响。考虑到桥梁在通行中起着关键节点的作用,国内外研究学者对桥梁抗震不断进行研究探索。其中,对于大跨度悬索桥的讨论,由于震害相对较少,对其研究尚有不足。同时,近年来地震工程界的抗震设计理念开始从单一强调地震安全性向安全性与可恢复性并举方向转变,如何针对悬索桥进行抗震韧性评价正越来越引起人们的关注。鉴于此,本文在查阅大量桥梁抗震相关文献基础上,针对大跨悬索桥有限元模型修正和抗震韧性评价分析进行初步探究,具体工作如下:(1)根据平行索面悬索桥的结构体系特征,提出了子结构多阶段模型修正方法。以克拉玛依市龙门桥为例,将悬索桥划分为几个相对独立的子结构;利用主塔横向模态相对独立的特点,通过对主塔子结构模型的修正得到合理的主塔承台下桩-土相互作用的弹性支承参数;将其施加在整体有限元模型中,完成整桥的有限元模型修正,从而提高此类悬索桥有限元模型修正的效率。(2)以哈尔滨阳明滩大桥为例,利用数值模拟针对双塔平行索面自锚式悬索桥的抗震性能进行了研究。对影响其主塔振动特性的主要参数进行敏感度分析,在此基础上在跨中设置不同类型中央扣,比较关键位置的地震响应结果,分析了作为新型抗震措施的中央扣对该类悬索桥地震反应的影响。(3)针对双塔平行索面自锚式悬索桥的地震易损性进行了研究。利用主塔塔底弯矩曲率曲线确定不同等级的损伤指标,采用IDA法计算不同损伤指标的能力需求比,进行主塔构件级地震易损性分析;在此基础上与支座易损性联合分布得到系统易损性;并与通过对我国已建和在建悬索桥的统计分析得到的具有代表意义的另两类典型悬索桥进行地震易损性的比较。(4)对双塔平行索面自锚式悬索桥的抗震韧性评价方法进行了初步探索。利用前文得到的易损性分析结果,结合我国桥梁维修加固工法的特点,确定损失函数,采用线性恢复模型计算韧性指数;并结合该类悬索桥的特点与考虑修复时间与重建时间比作为韧性指数的方法进行了比较,探讨了两种方法的各自特点。
【学位单位】：中国地震局工程力学研究所
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U442.55
【部分图文】：

＊8 南京长江四桥 1418 中国 20129 亨伯桥 1410 英国 198110 亚乌兹苏丹塞利姆大桥 1408 土耳其 2016随着社会生活需求的不断提高，大跨桥梁的设计建造技术不断进步，大跨悬索桥的建设数量正逐年增多（黄勇，2018）。现在研究学者的重心是车行悬索桥，20 世纪 80 年代我国陆续在西藏达孜、辽宁大连、福建泰宁等城市建造出以钢桁架作为加劲梁的地锚式悬索桥，90 年代地锚式悬索桥逐渐出现了以钢筋混凝土的门式框架作为主塔，加劲梁则表现为钢桁架、钢箱梁、混凝土桁架、混凝土肋板等多种形式。其中香港青马大桥、江苏江阴长江大桥等都是非常有代表性跨度超过1000m 的超大跨悬索桥（中国公路学会桥梁和结构工程分会，2009）。进入 21 世纪后，大跨度自锚式悬索桥更是如雨后春笋般发展起来。重庆鹅公岩桥为代表性自锚式悬索桥，主结构为双塔五跨的轨道专用桥梁；以及武汉江汉六桥、湘江三汊矶大桥等，目前常用的加劲梁形式多为钢箱梁或钢混组合梁。

＊8 南京长江四桥 1418 中国 20129 亨伯桥 1410 英国 198110 亚乌兹苏丹塞利姆大桥 1408 土耳其 2016随着社会生活需求的不断提高，大跨桥梁的设计建造技术不断进步，大跨悬索桥的建设数量正逐年增多（黄勇，2018）。现在研究学者的重心是车行悬索桥，20 世纪 80 年代我国陆续在西藏达孜、辽宁大连、福建泰宁等城市建造出以钢桁架作为加劲梁的地锚式悬索桥，90 年代地锚式悬索桥逐渐出现了以钢筋混凝土的门式框架作为主塔，加劲梁则表现为钢桁架、钢箱梁、混凝土桁架、混凝土肋板等多种形式。其中香港青马大桥、江苏江阴长江大桥等都是非常有代表性跨度超过1000m 的超大跨悬索桥（中国公路学会桥梁和结构工程分会，2009）。进入 21 世纪后，大跨度自锚式悬索桥更是如雨后春笋般发展起来。重庆鹅公岩桥为代表性自锚式悬索桥，主结构为双塔五跨的轨道专用桥梁；以及武汉江汉六桥、湘江三汊矶大桥等，目前常用的加劲梁形式多为钢箱梁或钢混组合梁。

b 鲁棒性 c 适应性图 1-4 可恢复性理论框架基本属性示意在国内，吕西林（2011）曾总结目前相关研究中结构可恢复性的研究现状，并且对可恢复性理念之一的可更换构件即双肢剪力墙构件进行详细阐述。何峰（2017）在建立某桥梁交通网络模型完成易损性分析的基础上，采用非平衡分配理论依据恢复时间研究震后交通通行能力，以基本完善的通行能力为目标探索桥梁震后修复方法。许圣（2015）在国外相关理论的基础上，将桥梁结构损伤、经济损失、功能折减与恢复重建的相关指标进行比较，提出可恢复性指标和可恢复性效益两个变量来衡量桥梁结构的震后可恢复能力和效益。与国外相比，目前我国城市桥梁的抗震韧性评价体系尚未完整建立，尤其大跨桥梁震害较少的情况下，对其抗震韧性评价有待进一步补充。目前我们尚不能对其韧性有个客观、清晰的把握。建立城市桥梁系统抗震韧性的定量评价理论和方法，是当前亟待解决的一个问题。
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张皓;李东升;李宏男;;有限元模型修正研究进展:从线性到非线性[J];力学进展;2019年00期

2 魏锦辉;任伟新;;结构有限元模型修正的自适应响应面方法[J];振动与冲击;2013年08期

3 张安平;陈国平;;基于混合人工鱼群算法的结构有限元模型修正[J];航空学报;2010年05期

4 王春岩;;结构有限元模型修正算法研究综述[J];黑龙江科技信息;2010年19期

5 吴晓菊;;结构有限元模型修正综述[J];特种结构;2009年01期

6 陈学前;杜强;冯加权;;基于结构参数不确定性的有限元模型修正[J];机械科学与技术;2007年08期

7 华宏星,傅志方;模糊数学在有限元模型修正中的应用[J];振动工程学报;1997年04期

8 成万植 ,李书;有限元模型修正技术[J];飞机设计;1994年04期

9 邓苗毅;任伟新;;基于静力荷载试验的连续箱梁桥结构有限元模型修正[J];福州大学学报(自然科学版);2009年02期

10 王浩;王付全;李爱群;韩晓林;郭彤;;大跨度缆索支撑桥梁分阶段有限元模型修正[J];工程力学;2009年10期

相关博士学位论文 前10条

1 郭宁;结构动力学模型的总体—局部一体化修正方法[D];西北工业大学;2017年

2 袁爱民;基于灵敏度分析的有限元模型修正技术若干关键问题研究[D];东南大学;2006年

3 李伟明;有限元模型修正方法及自由度匹配迭代技术研究[D];上海交通大学;2011年

4 张安平;基于有限测点响应的结构动态响应计算[D];南京航空航天大学;2014年

5 李万润;基于模型修正与时序分析的结构损伤识别方法研究[D];兰州理工大学;2013年

6 宫亚峰;城市立交桥梁健康监测理论与实践技术研究[D];吉林大学;2010年

7 方圣恩;基于有限元模型修正的结构损伤识别方法研究[D];中南大学;2010年

8 范哲;大跨斜拉桥有限元模型修正与结构损伤监测方法研究[D];大连理工大学;2013年

9 孙凯鹏;梁、板结构的热弹性动力学及其反问题研究[D];南京航空航天大学;2015年

10 查小鹏;高耸结构风致疲劳安全预警的理论和方法[D];武汉理工大学;2008年

相关硕士学位论文 前10条

1 谢丙旭;基于频响函数的有限元模型修正问题研究[D];华北水利水电大学;2019年

2 张文丰;独塔斜拉桥结构模型修正方法的研究[D];合肥工业大学;2019年

3 黄树强;基于贝叶斯理论和子集模拟优化的有限元模型修正方法及应用[D];北京交通大学;2019年

4 姜喜娟;下承式系杆拱桥有限元模型修正研究[D];济南大学;2019年

5 车泽鑫;悬索桥有限元模型修正与抗震韧性评价研究[D];中国地震局工程力学研究所;2019年

6 赵耀;船体尾部振动试验与有限元模型修正方法研究[D];上海交通大学;2018年

7 陈宇轩;基于Kriging方法的大跨度拱桥模态扩展及有限元模型修正[D];华南理工大学;2019年

8 张亚州;有限元模型修正多解问题优化算法研究[D];武汉理工大学;2018年

9 蔡宇清;联合动静力信息的有限元模型修正方法研究[D];武汉理工大学;2018年

10 周蕾;用数值方法求解结构动力学模型修正问题[D];湖北师范大学;2019年

本文编号：2846499