协作体系预应力混凝土斜拉桥动力特性与地震响应研究

发布时间：2017-10-17 01:40

  本文关键词：协作体系预应力混凝土斜拉桥动力特性与地震响应研究

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【摘要】：协作体系预应力混凝土斜拉桥因其提高斜拉桥整体刚度、改善主梁内力、经济适用及施工便利等优点而得到广泛应用。以往对于这种结构体系的研究大多围绕在结构的静力性能方面,对于结构的动力特性及地震响应方面的研究较少。桥梁作为交通运输网中的关键要素,是抗震救灾中抢救人民生命财产和尽快恢复生产、减轻次生灾害的重要环节。因此有必要对协作体系预应力混凝土斜拉桥的动力特性及地震响应进行研究。本文以某在役协作体系预应力混凝土斜拉桥为工程背景,采用有限元软件Midas Civil及Ansys建立结构空间动力计算模型,对其动力性能及地震响应进行研究。本文主要完成了如下工作:(1)利用有限元软件Midas Civil和Ansys分别建立结构空间动力计算模型,得到结构的前十阶固有频率和振型。基于该桥实桥动载试验实测数据,利用Ansys优化模块采用一阶优化算法对全桥有限元模型进行修正,修正后有限元模型的计算结果与实测数据吻合较好。(2)基于修正后的有限元模型,研究了塔梁纵向连接刚度、辅助墩的设置及协作跨跨径等结构参数对协作体系预应力混凝土斜拉桥动力特性的影响。研究结果表明:随着塔梁顺桥向连接刚度的增大,结构纵漂振型的频率值逐渐增大。当连接刚度超过一定值时,结构基本上不出现明显的纵漂振型,而是和其他方向的振动相互耦合;辅助墩的设置方式对结构纵漂频率影响较少,对结构的横向振动及竖向振动有一定的影响;结构的竖向振动及横向振动频率随着协作部分刚度的增大有不同程度地提高;协作跨跨径的变化主要对结构的竖向刚度产生较大的影响。(3)基于修正后的有限元模型,采用反应谱法对结构进行地震响应分析,得到结构在顺桥向、横桥向、竖向加速度反应谱及三向组合加速度反应谱作用下的地震响应规律;并基于反应谱法分析塔梁纵向连接刚度及协作跨跨径等参数对协作体系预应力混凝土斜拉桥地震响应的影响。研究结果表明:增大塔梁纵向连接刚度可显著降低纵向地震波作用下主梁纵向位移,但结构内力相应增加;协作体系斜拉桥可以通过调整协作部分刚度及协作跨的跨径,使得结构保持良好的抗震性能。(4)基于修正后的有限元模型,利用人工合成地震波对结构进行动态时程分析。对反应谱法和时程分析法的计算结果进行比较,两种方法计算结果相差不大,证明了计算结果的正确性。本文研究成果可为协作体系预应力混凝土斜拉桥的设计提供参考。
【关键词】：协作体系斜拉桥 动力特性 参数分析 模型修正 地震响应 反应谱分析 动态时程分析
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U442.55;U448.27
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-24
• 1.1 课题的提出及意义11
• 1.2 斜拉桥的发展概况11-16
• 1.2.1 斜拉桥的发展历程11-14
• 1.2.2 协作体系预应力混凝土斜拉桥特点14-16
• 1.3 大跨斜拉桥动力特性及地震响应研究现状16-20
• 1.3.1 大跨斜拉桥动力特性研究现状16-17
• 1.3.2 大跨斜拉桥地震响应研究现状及存在的问题17-20
• 1.4 依托工程20-22
• 1.5 本文主要研究内容22-24
• 第二章 协作体系预应力混凝土斜拉桥动力特性分析24-60
• 2.1 结构动力学基本理论24-25
• 2.2 结构振动分析方法25-29
• 2.2.1 解析法25-28
• 2.2.2 有限元数值解法28-29
• 2.3 全桥有限元模型的建立29-33
• 2.3.1 基本思路29-30
• 2.3.2 结构构件模拟30-31
• 2.3.3 支座及基础的模拟31-33
• 2.4 实桥动载试验33-39
• 2.4.1 动载试验方案33-36
• 2.4.2 动力特性实测结果及分析36-39
• 2.5 动力特性结果及分析39-46
• 2.5.1 有限元模型计算结果39-43
• 2.5.2 对比分析43-46
• 2.6 结构有限元模型修正46-54
• 2.6.1 有限元模型修正理论46-48
• 2.6.2 全桥有限元模型修正48-54
• 2.7 结构参数对结构动力特性的影响54-58
• 2.7.1 塔梁纵向连接刚度对动力特性的影响54-55
• 2.7.2 辅助墩的设置对动力特性的影响55-56
• 2.7.3 协作部分刚度对动力特性的影响56-57
• 2.7.4 协作跨跨径对动力特性的影响57-58
• 2.8 本章小结58-60
• 第三章 协作体系预应力混凝土斜拉桥反应谱分析60-76
• 3.1 概述60
• 3.2 反应谱分析基本理论60-63
• 3.3 结构反应谱分析63-71
• 3.3.1 反应谱曲线及振型分析64-66
• 3.3.2 反应谱分析66-71
• 3.4 结构参数对结构地震响应的影响71-74
• 3.4.1 塔梁纵向连接刚度对地震响应的影响71-72
• 3.4.2 辅助墩的设置对地震响应的影响72
• 3.4.3 协作部分刚度对地震响应的影响72-73
• 3.4.4 协作跨跨径对地震响应的影响73-74
• 3.5 本章小结74-76
• 第四章 协作体系预应力混凝土斜拉桥动态时程分析76-90
• 4.1 概述76
• 4.2 动态时程分析理论76-78
• 4.2.1 地震动输入76-77
• 4.2.2 运动方程求解方法77-78
• 4.3 结构动态时程分析78-87
• 4.3.1 地震动加速度时程78-79
• 4.3.2 位移时程响应结果79-84
• 4.3.3 内力时程响应结果84-87
• 4.4 时程分析结果与反应谱分析结果的对比87-88
• 4.5 本章小结88-90
• 结论与展望90-92
• 结论90-91
• 展望91-92
• 参考文献92-97
• 致谢97

【参考文献】

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1 孙全胜;韩宏光;;无背索斜拉拱桥受力性能研究[J];中外公路;2015年01期

2 王克海;李冲;李悦;;中国公路桥梁抗震设计规范中存在的问题及改进建议[J];建筑科学与工程学报;2013年02期

3 李伟鹏;石明强;杜思远;;桥梁抗震设计中地震波的合理选取[J];交通科技;2011年04期

4 余报楚;邱文亮;余庆军;程晓红;滕启杰;;广东金马大桥三维地震时程反应研究[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2010年06期

5 陈荣金;侯光阳;李永乐;;桩土相互作用对矮塔斜拉桥地震响应特性的影响分析[J];西南公路;2010年04期

6 冯东明;李爱群;李建慧;杨光;;独塔斜拉与连续刚构组合桥梁动力特性及参数影响分析[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2010年03期

7 任国红;;南平市闽江大桥斜拉-连续梁悬臂协作体系设计[J];城市道桥与防洪;2010年04期

8 张哲;万其柏;;斜拉桥与其他桥型的协作研究[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2008年02期

9 王克海;李茜;;桥梁抗震的研究进展[J];工程力学;2007年S2期

10 黄平明;刘旭政;;独塔斜拉桥在不同边界条件下的动力特性分析[J];公路;2007年08期

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本文编号：1046119