岩溶地基—基础相互作用对钢管混凝土拱桥抗震的影响

发布时间：2017-08-09 12:18

  本文关键词：岩溶地基—基础相互作用对钢管混凝土拱桥抗震的影响

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【摘要】：我国的可溶性岩石分布面积占到了国土面积的1/3以上,尤其以桂、黔和滇东部地区分布最广。数十年来,随着西部大开发战略的推进,中国基础设施不断地发展,广西的交通建设也是突飞猛进,广西的境内建立起了一大批钢管混凝土拱桥。钢管混凝土拱桥由于其轻盈美观,具有优越的受力性能,工程造价低,施工方便,养护简便,跨越能力强等诸多优点,受到了桥梁建设者的拥护与推广,这些桥梁再所难免会穿过岩溶地区。我国所处的位置会受到太平洋板块、亚欧大陆板块和印度洋板块的挤压,导致我国是受到地震影响最严重的国家之一。目前,在岩溶地基上修筑拱桥主要的设计方法仍然采用常规设计方法或者经验法,这会无形中与实际状况出现偏差,特别是建筑的抗震分析时,会造成比较大的误差。因此,结合岩溶地基研究岩溶地基-基础-钢管混凝土拱桥的抗震分析显得尤为重要。本文在专家学者研究的基础之上,通过数值模拟的方法对岩溶地基-基础相互作用对钢管混凝土拱桥的抗震做了以下几个方面的研究：(1)总结国内外对共同作用的研究现状,并在桥梁领域内所做过的研究也做了总结归纳。通过查阅相关的文献,了解岩溶地区的工程地质概况,得知岩溶地区最为显著的特点是广泛分布着大量的碳酸盐类岩石,其中红粘土是最具有代表性的土质。结合岩溶地基的特点以及可能出现的地质灾害,对岩溶地区地质灾害危险性进行评估,从而对地基病害对上部结构的作用进行评估。(2)阐述地基-基础-上部结构相互作用的理论分析方法以及模型的种类,并对拱桥地震反应分析的方法做出了详细的描述,最终确定采用有限元法对共同作用的模型进行建立,地震反应分析则采用动力时程响应法。(3)采用大型有限元分析软件ANSYS分别建立不考虑共同作用与考虑共同作用的模型,地基土选普通的碳酸盐类岩石,在EL-CENTRO地震波的作用下,对拱桥关键部位的位移、加速度、弯矩以及轴力等进行对比分析,结果表明：考虑共同作用的数据结果比不考虑共同作用的结果要大,即考虑共同作用的钢管混凝土拱桥在地震波作用下的动力响应会更加明显。(4)地基土选用红粘土,分别建立含有溶洞以及不含溶洞的共同作用模型,在两个工况下,对拱桥位移、内力等结果进行对比分析,结果表明：含有溶洞的计算结果比不含溶洞的结果普遍要大,即溶洞的存在会对钢管混凝土拱桥共同作用体系在地震波作用下的动力响应产生一定的影响,为桥梁的抗震加固设计提供了一定的参考。
【关键词】：岩溶 共同作用 拱桥抗震 动力时程分析
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U442.55;U448.22
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 选题的研究目的与意义12-13
• 1.2 共同作用及桥梁抗震国内外研究现状13-15
• 1.2.1 国外研究现状13-14
• 1.2.2 国内研究现状14-15
• 1.3 桥梁的震害调查及分析15-18
• 1.3.1 桥梁震害分析15-16
• 1.3.2 桥梁震害具体图示16-17
• 1.3.3 拱桥震害分析17-18
• 1.4 本文研究的主要内容18-19
• 第二章 岩溶地区地震的特点以及地基病害评估模型19-28
• 2.1 岩溶地质特点19-20
• 2.2 岩溶地震特点20-22
• 2.2.1 塌陷地震20-21
• 2.2.2 诱发地震21
• 2.2.3 岩溶区小震级高烈度的特殊地震21-22
• 2.3 岩溶地基病害对上部结构作用的评估模型22-27
• 2.3.1 引言22
• 2.3.2 地质灾害评估模型的分类22-24
• 2.3.3 地质灾害危险性的评价24-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 桥梁整体模型建立及抗震理论28-47
• 3.1 共同作用理论28-32
• 3.1.1 地基-基础-上部结构相互作用分析方法28-30
• 3.1.2 地基-基础-上部结构相互作用理论分析模型30-32
• 3.2 桥梁结构地震反应分析方法32-38
• 3.2.1 引言32-33
• 3.2.2 静力法33-34
• 3.2.3 反应谱法34-36
• 3.2.4 时程分析法36
• 3.2.5 随机振动法36-38
• 3.3 工程简介38-39
• 3.4 有限元软件ANSYS功能简介39-40
• 3.5 对比模型的建立40-44
• 3.5.1 引言40
• 3.5.2 地基-基础-上部结构共同作用模型40-42
• 3.5.3 不考虑地基-基础-上部结构共同作用模型42-44
• 3.6 地震波的选取44-46
• 3.6.1 地震波的特性44-45
• 3.6.2 地震波的选取45
• 3.6.3 本文采用的地震波45-46
• 3.7 本章小结46-47
• 第四章 钢管混凝土拱桥共同作用与非共同作用下时程反应分析47-65
• 4.1 动态时程分析法简介47-51
• 4.1.1. Wilson-θ法47-48
• 4.1.2. Newmark-β法48-51
• 4.2 共同作用与无共同作用下的位移时程对比分析51-56
• 4.3 共同作用与无共同作用下的加速度时程对比分析56-62
• 4.4 共同作用与无共同作用下的内力最值对比分析62-64
• 4.5 本章小结64-65
• 第五章 溶洞对钢管混凝土拱桥抗震的影响65-81
• 5.1 引言65
• 5.2 模型的建立65-66
• 5.3 共同作用下有无溶洞的动力分析66-79
• 5.3.1 有无溶洞时位移时程对比分析66-72
• 5.3.2 有无溶洞时加速度时程对比分析72-78
• 5.3.3 有无溶洞两种工况下拱桥内力最值对比分析78-79
• 5.4 本章小结79-81
• 第六章 结论与展望81-83
• 6.1 结论81-82
• 6.2 展望82-83
• 参考文献83-87
• 致谢87-88
• 攻读学位期间参加的科研项目及工程项目88

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

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本文编号：645244