矮塔斜拉桥的动力特性和地震响应分析
发布时间：2022-02-15 15:27
矮塔斜拉桥是近几年来迅速兴起的一种新型组合体系桥梁,是介于刚性的连续梁桥和柔性的斜拉桥之间的一种桥型[1]。其结构特点是桥塔高度较小、主梁的刚度较大、斜拉索之间间距小,较集中。桥塔高度小,当在对桥梁高度有严格限制的机场附近架设桥梁时,采取矮塔斜拉桥较合适。还有在城市建设中,矮塔斜拉桥的造型新颖美观也有广泛的应用空间。由于近些年来我国较为频繁的地震灾害,桥梁工程作为交通运输的命脉工程,其重要性不言而喻,所以对矮塔斜拉桥进行抗震设计研究很有必要,而对其进行动力特性和地震响应分析是进行抗震设计研究的基础。现阶段随着矮塔斜拉桥兴建数量的增加,对矮塔斜拉桥的理论试验和研究不断深入,施工技艺也越发成熟,但对矮塔斜拉桥动力特性和地震响应的相关研究还不够完善,尤其是针对高塔型矮塔斜拉桥的相关研究还很缺乏。本文针对高塔型矮塔斜拉桥动力特性与地震响应分析的研究存在理论模型缺乏试验佐证的问题,将国内某新建高塔型矮塔斜拉桥为工程背景,采用有限元计算软件Midas/Civil2018建立该桥梁的有限元模型,对其进行动力特性分析,并利用自振特性试验数据来验证理论模型的准确性,进而对有限元模型...
【文章来源】：河北建筑工程学院河北省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
桥梁立面图
河北建筑工程学院硕士学位论文10图3-2典型断面图Fig3-2typicalsectionalview（3）斜拉索：桥塔上斜拉索竖向间距为1.5m，横向双排布置，间距1.0m。拉索分别由37、43根镀锌钢绞线组成。（4）下部结构：主墩采用双肢薄壁墩设计，下面为18.2×18.2×5m承台。承台下方为16根直径为2m的钻孔灌注桩基矗辅助墩为桩柱式桥墩，单排三根钻孔灌注桩基矗桥墩采用C40混凝土，承台和桩基础为C30混凝土。3.1.2设计标准（1）设计荷载：城市-A级，人群荷载3.5kN/m;（2）设计行车速度：50km/h；（3）天然渠化Ⅳ级航道，正断面通航净宽不小于90m，净高不小于7m；最高通航水位35.10m，最低通航水位24.5m;（4）场地地震动峰值加速度为0.05g，相当于原地震基本烈度6度，按7度设防；3.2矮塔斜拉桥有限元模型建立本文对该矮塔斜拉桥进行有限元分析，使用大型有限元计算软件MidasCivil2018对全桥进行精确模拟。这里将详细介绍主梁、桥塔、斜拉索、边界条件、桥墩和基础的模拟进行详细叙述。3.2.1材料特性
第3章动力特性分析11表3-1矮塔斜拉桥的材料特性表Table1materialcharacteristicsoflowpyloncable-stayedBridges桥梁构件弹性模量（MPa）泊松比线膨胀系数容重（kN/m3）阻尼比主梁和主塔zxzmzx0.2-511025.00.05桥墩43.25100.2110-525.00.05拉索51.95100.31.210-578.50.02桩基础和承台43.0100.2110-525.00.05主梁以及桥塔使用C50混凝土，桥墩使用C40混凝土，承台、盖梁以及桩基础使用C30混凝土。斜拉索使用Strand1860钢绞线。材料的弹性模量、容重和泊松比等材料属性见表3-1。3.2.2主梁模拟主梁采用变截面，截面形式为单箱三室预应力混凝土连续箱梁。主梁采用单主梁模型，质量和刚度都集中在中轴线上。用梁单元模拟，共离散为160个节点和158个单元。具体截面形式如图3-4。图3-3主梁变截面模型Fig3-3variablesectionmodelofmainbeam3.2.3主塔桥墩的模拟主塔造型为单柱月牙形状，塔高35m，位于主梁的中央分隔带上，采用梁单元模拟，有索段采用拉索的间距，共有76个节点和76个单元。桥墩也使用梁单元模拟，主墩为双肢薄壁墩，中间用横梁连接，使用变截面处理。图3-4主塔和主墩模型图Fig3-4modeldiagramofmaintowerandmainpier3.2.4斜拉索的模拟斜拉索使用只受拉的桁架单元模拟，使用等效弹性模量法模拟。每座桥塔每
【参考文献】：
期刊论文
[1]双索面矮塔斜拉桥塔型对地震反应的影响研究[J]. 言志超,欧阳硕,张亮亮,李浩弘. 公路. 2019(12)
[2]跨越Ⅴ形峡谷桥梁多层介质效应的多点激励破坏模式[J]. 柳国环,冯啸,江大来. 中国公路学报. 2019(08)
[3]基于模态叠加法和直接刚度法的列车-轨道-桥梁耦合系统高效动力分析混合算法[J]. 朱志辉,张磊,龚威,罗思慧,姚京川,余志武. 工程力学. 2019(04)
[4]波形钢腹板矮塔斜拉桥施工阶段稳定性分析[J]. 陈淮,冯冠杰,王艳,李杰. 公路交通科技. 2019(03)
[5]矮塔斜拉桥钢绞线拉索用菱形分丝管鞍座试验研究[J]. 许奇峰,杨晓海,姜平,游晓祥,顾战,王飞. 公路. 2019(02)
[6]大翼缘宽箱梁矮塔斜拉桥施工阶段剪力滞效应分析[J]. 陈千书,黄文龙,杨孟刚. 铁道科学与工程学报. 2018(12)
[7]多塔部分斜拉桥自振频率的实用简化算法[J]. 唐冕,丁千夏,宋旭明. 铁道科学与工程学报. 2018(11)
[8]采用振动台阵的超大跨斜拉桥大比例全模型试验研究[J]. 谢文,孙利民. 土木工程学报. 2018(08)
[9]非规则曲线桥梁漂浮抗震体系理论及试验研究[J]. 闫磊,李青宁,赵花静,程龙飞,郭远臣,申纪伟. 土木建筑与环境工程. 2018(04)
[10]基于静-动力分析相结合方法的桥梁桩基础地震反应分析及抗震性能评价[J]. 张永亮,冯鹏飞,陈兴冲,宁贵霞,丁明波. 工程力学. 2018(S1)
博士论文
[1]矮塔斜拉桥近似分析方法研究[D]. 宋涛.长安大学 2016
[2]桁架箱梁斜拉桥结构力学性能研究[D]. 薛江.天津大学 2014
[3]组合梁斜拉桥的可靠度分析[D]. 贾布裕.华南理工大学 2011
硕士论文
[1]高速列车会车对跨线桥的风致响应分析[D]. 从俊林.河北工程大学 2018
[2]高墩连续刚构桥长周期地震响应与抗震性能研究[D]. 乔万芝.重庆交通大学 2018
[3]强震下双层高架桥横向碰撞效应及对策研究[D]. 魏晓龙.重庆交通大学 2018
[4]挡块对典型连续梁桥板式橡胶支座隔震效果的影响研究[D]. 李钟雄.重庆交通大学 2018
[5]高墩大跨矮塔斜拉桥抗震性能研究[D]. 吴圣城.浙江工业大学 2017
[6]波纹钢腹板连续刚构桥地震响应及减震措施研究[D]. 吴晓辉.西南交通大学 2017
[7]气膜薄壳钢筋混凝土结构动力特性测试与有限元分析研究[D]. 王苗.河北工程大学 2017
[8]矮塔斜拉桥施工控制及受力分析研究[D]. 李涛.合肥工业大学 2017
[9]斜拉拱式协作体系桥梁动力性能与抗震分析[D]. 李兴正.东北林业大学 2017
[10]矮塔斜拉桥过程控制与力学性能分析[D]. 刘刚.长安大学 2016
本文编号：3626870
【文章来源】：河北建筑工程学院河北省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
桥梁立面图
河北建筑工程学院硕士学位论文10图3-2典型断面图Fig3-2typicalsectionalview（3）斜拉索：桥塔上斜拉索竖向间距为1.5m，横向双排布置，间距1.0m。拉索分别由37、43根镀锌钢绞线组成。（4）下部结构：主墩采用双肢薄壁墩设计，下面为18.2×18.2×5m承台。承台下方为16根直径为2m的钻孔灌注桩基矗辅助墩为桩柱式桥墩，单排三根钻孔灌注桩基矗桥墩采用C40混凝土，承台和桩基础为C30混凝土。3.1.2设计标准（1）设计荷载：城市-A级，人群荷载3.5kN/m;（2）设计行车速度：50km/h；（3）天然渠化Ⅳ级航道，正断面通航净宽不小于90m，净高不小于7m；最高通航水位35.10m，最低通航水位24.5m;（4）场地地震动峰值加速度为0.05g，相当于原地震基本烈度6度，按7度设防；3.2矮塔斜拉桥有限元模型建立本文对该矮塔斜拉桥进行有限元分析，使用大型有限元计算软件MidasCivil2018对全桥进行精确模拟。这里将详细介绍主梁、桥塔、斜拉索、边界条件、桥墩和基础的模拟进行详细叙述。3.2.1材料特性
第3章动力特性分析11表3-1矮塔斜拉桥的材料特性表Table1materialcharacteristicsoflowpyloncable-stayedBridges桥梁构件弹性模量（MPa）泊松比线膨胀系数容重（kN/m3）阻尼比主梁和主塔zxzmzx0.2-511025.00.05桥墩43.25100.2110-525.00.05拉索51.95100.31.210-578.50.02桩基础和承台43.0100.2110-525.00.05主梁以及桥塔使用C50混凝土，桥墩使用C40混凝土，承台、盖梁以及桩基础使用C30混凝土。斜拉索使用Strand1860钢绞线。材料的弹性模量、容重和泊松比等材料属性见表3-1。3.2.2主梁模拟主梁采用变截面，截面形式为单箱三室预应力混凝土连续箱梁。主梁采用单主梁模型，质量和刚度都集中在中轴线上。用梁单元模拟，共离散为160个节点和158个单元。具体截面形式如图3-4。图3-3主梁变截面模型Fig3-3variablesectionmodelofmainbeam3.2.3主塔桥墩的模拟主塔造型为单柱月牙形状，塔高35m，位于主梁的中央分隔带上，采用梁单元模拟，有索段采用拉索的间距，共有76个节点和76个单元。桥墩也使用梁单元模拟，主墩为双肢薄壁墩，中间用横梁连接，使用变截面处理。图3-4主塔和主墩模型图Fig3-4modeldiagramofmaintowerandmainpier3.2.4斜拉索的模拟斜拉索使用只受拉的桁架单元模拟，使用等效弹性模量法模拟。每座桥塔每
【参考文献】：
期刊论文
[1]双索面矮塔斜拉桥塔型对地震反应的影响研究[J]. 言志超,欧阳硕,张亮亮,李浩弘. 公路. 2019(12)
[2]跨越Ⅴ形峡谷桥梁多层介质效应的多点激励破坏模式[J]. 柳国环,冯啸,江大来. 中国公路学报. 2019(08)
[3]基于模态叠加法和直接刚度法的列车-轨道-桥梁耦合系统高效动力分析混合算法[J]. 朱志辉,张磊,龚威,罗思慧,姚京川,余志武. 工程力学. 2019(04)
[4]波形钢腹板矮塔斜拉桥施工阶段稳定性分析[J]. 陈淮,冯冠杰,王艳,李杰. 公路交通科技. 2019(03)
[5]矮塔斜拉桥钢绞线拉索用菱形分丝管鞍座试验研究[J]. 许奇峰,杨晓海,姜平,游晓祥,顾战,王飞. 公路. 2019(02)
[6]大翼缘宽箱梁矮塔斜拉桥施工阶段剪力滞效应分析[J]. 陈千书,黄文龙,杨孟刚. 铁道科学与工程学报. 2018(12)
[7]多塔部分斜拉桥自振频率的实用简化算法[J]. 唐冕,丁千夏,宋旭明. 铁道科学与工程学报. 2018(11)
[8]采用振动台阵的超大跨斜拉桥大比例全模型试验研究[J]. 谢文,孙利民. 土木工程学报. 2018(08)
[9]非规则曲线桥梁漂浮抗震体系理论及试验研究[J]. 闫磊,李青宁,赵花静,程龙飞,郭远臣,申纪伟. 土木建筑与环境工程. 2018(04)
[10]基于静-动力分析相结合方法的桥梁桩基础地震反应分析及抗震性能评价[J]. 张永亮,冯鹏飞,陈兴冲,宁贵霞,丁明波. 工程力学. 2018(S1)
博士论文
[1]矮塔斜拉桥近似分析方法研究[D]. 宋涛.长安大学 2016
[2]桁架箱梁斜拉桥结构力学性能研究[D]. 薛江.天津大学 2014
[3]组合梁斜拉桥的可靠度分析[D]. 贾布裕.华南理工大学 2011
硕士论文
[1]高速列车会车对跨线桥的风致响应分析[D]. 从俊林.河北工程大学 2018
[2]高墩连续刚构桥长周期地震响应与抗震性能研究[D]. 乔万芝.重庆交通大学 2018
[3]强震下双层高架桥横向碰撞效应及对策研究[D]. 魏晓龙.重庆交通大学 2018
[4]挡块对典型连续梁桥板式橡胶支座隔震效果的影响研究[D]. 李钟雄.重庆交通大学 2018
[5]高墩大跨矮塔斜拉桥抗震性能研究[D]. 吴圣城.浙江工业大学 2017
[6]波纹钢腹板连续刚构桥地震响应及减震措施研究[D]. 吴晓辉.西南交通大学 2017
[7]气膜薄壳钢筋混凝土结构动力特性测试与有限元分析研究[D]. 王苗.河北工程大学 2017
[8]矮塔斜拉桥施工控制及受力分析研究[D]. 李涛.合肥工业大学 2017
[9]斜拉拱式协作体系桥梁动力性能与抗震分析[D]. 李兴正.东北林业大学 2017
[10]矮塔斜拉桥过程控制与力学性能分析[D]. 刘刚.长安大学 2016
本文编号：3626870
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/3626870.html
