某多跨高铁隔震简支桥梁多点多维地震反应分析

发布时间：2017-09-05 10:11

  本文关键词：某多跨高铁隔震简支桥梁多点多维地震反应分析

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【摘要】：自1964年日本建成了世界第一条高速铁路(东海道新干线)以来,其快速的运输能力和所达到的经济效益获得了世界上很多国家的认可,并纷纷加入到高速铁路的开发和研究当中去。在高铁建设中,由于行车安全和行车速度的要求,大多的行车路线都采用桥梁的形式,这使得在高铁的线路中桥梁占了很大的部分。桥梁的重要性对于高速铁路行车安全的重要性不言而喻,一旦高铁桥梁在地震中产生破坏,会造成极大的经济损失,同时也对震后的救灾工作和重建工作造成极大的不利影响。有必要对现有的高铁桥梁结构进行多方面的分析,以保证高铁桥梁结构在地震中的安全性。在现在的桥梁设计中,为了满足抗震的要求,多采用隔震设计。高铁桥梁中多采用简支箱梁作为主梁,此类桥梁具有纵向跨度大的特征,容易受到地震波行波效应的影响。同样,多维地震作用也对高铁桥梁结构产生较大的影响,多点多维地震动作用下结构的响应将更加复杂。对于大跨度桥梁和一些复杂的结构应在分析时考虑多点多维地震作用,以对结构进行更准确的评估。本文以某高铁桥梁工程为例,选用高阻尼摩擦摆隔震支座,采用以位移时程输入的时程分析法进行非线性时程分析,研究了隔震桥梁的主要内容为:(1)利用有限元软件建立桥梁计算模型,对桥梁模型进行了地震作用下的非线性动力时程分析,证明了隔震桥梁的隔震性能。研究了非线性对桥梁减震系数的影响,结果表明,隔震分析时采用线性分析会高估桥梁的减震效果,应在隔震分析时考虑桥梁非线性的影响。(2)采用非线性动力时程分析,比较一致激励与多点激励情况下桥梁的内力、加速度响应,分析隔震支座位移与耗能情况,结果表明,考虑行波效应对桥面加速度不利,但对墩底剪力、墩底弯矩、墩顶加速度、墩顶位移和桥面位移有利,其中对桥面位移最为有利,除桥面位移外其余响应影响不大;行波效应对隔震支座总体有利,但影响程度不大。此外,还对比了顺逆桥向行波效应影响,证明了顺逆桥向输入时对桥梁内力响应影响不大,同时发现,地震动输入方向对桥梁隔震支座的性能有一定的影响。(3)采用非线性动力时程分析方法,进行了一维激励、二维激励和三维激励情况下的地震动输入,表明了在三维地震作用下墩顶加速度、桥面加速度和桥面位移明显增大,墩底剪力和墩底弯矩明显减小,对桥面位移影响相对较小。考虑了多点多维地震作用后,桥梁地震响应峰值较多维输入时相差不大,但会在各墩形成不同程度的数值波动,隔震桥梁在二维地震作用下,随着波速的增大,中墩处桥梁内力响应、墩顶加速度、桥面加速度、墩顶位移和桥面位移的变化趋势与一维作用一致;三维地震作用下,随着波速的增大,中墩处墩底剪力、墩底弯矩、墩顶加速度和桥面加速度变化趋势与一维和二维输入所得变化趋势明显不一致,中墩处墩顶位移和桥面位移与一维和二维输入所得变化趋势较为一致。
【关键词】：桥梁隔震 行波效应 多点多维 摩擦摆支座
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U442.55
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 引言10-11
• 1.1.1 地震灾害的介绍10-11
• 1.2 国内外隔震桥梁设计的发展11-16
• 1.2.1 桥梁隔震技术基本原理11-12
• 1.2.2 桥梁采用隔震设计的优点12-13
• 1.2.3 桥梁隔震技术的研究现状与发展13-16
• 1.3 本论文研究的目的和主要内容16-18
• 1.3.1 研究目的和意义16-17
• 1.3.2 主要研究内容17-18
• 第二章 多点多维分析原理及方法18-24
• 2.1 引言18
• 2.2 多点激励下地震响应分析方法18-20
• 2.2.1 动力时程分析方法18-20
• 2.2.2 随机振动分析方法20
• 2.3 多点激励下的动力平衡方程20-22
• 2.3.1 位移输入时多点激励的平衡方程20-21
• 2.3.2 位移输入时多点激励求解方法21-22
• 2.4 多点多维激励下地震响应计算基本方程22
• 2.5 本章小结22-24
• 第三章 隔震桥梁设计对比分析24-42
• 3.1 引言24
• 3.2 工程概况24-25
• 3.3 桥梁支座的布置方案及模拟25-28
• 3.4 桥梁有限元计算模型的建立28-29
• 3.4.1 有限元方法的应用28
• 3.4.2 有限元模型的建立28-29
• 3.5 隔震桥梁设计对比分析29-41
• 3.5.1 动力特征对比29-32
• 3.5.2 分析所用地震波及输入方式32-33
• 3.5.3 隔震与非隔震结构响应对比33-36
• 3.5.4 隔震桥梁大震作用下支座位移36-38
• 3.5.5 考虑非线性对隔震桥梁减震系数的影响38-41
• 3.6 本章小结41-42
• 第四章 桥梁多点输入地震反应分析42-72
• 4.1 引言42
• 4.2 地震动行波速度对隔震桥梁地震响应的影响42-60
• 4.2.1 墩底剪力和弯矩响应43-47
• 4.2.2 墩顶加速度和桥面加速度响应47-51
• 4.2.3 墩顶位移和桥面位移响应51-56
• 4.2.4 隔震支座响应56-60
• 4.3 逆向地震动输入对隔震桥梁地震响应的影响60-67
• 4.3.1 墩底内力响应60-62
• 4.3.2 墩顶加速度和桥面加速度响应62-64
• 4.3.3 墩顶及桥面位移64-67
• 4.4 行波方向对支座耗能性能的影响67-70
• 4.5 本章小结70-72
• 第五章 桥梁多点多维输入地震反应分析72-108
• 5.1 引言72
• 5.2 考虑多点多维的地震动输入方式72
• 5.3 考虑多点多维的地震动输入时的桥梁响应对比72-105
• 5.3.1 一致激励下多维输入对比73-80
• 5.3.2 多点多维输入桥梁各墩响应对比80-91
• 5.3.3 多维地震响应随行波速度的变化91-105
• 5.4 本章小结105-108
• 第六章 结论与展望108-110
• 6.1 结论108-109
• 6.2 展望109-110
• 参考文献110-114
• 致谢114

【参考文献】

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本文编号：797350