非平稳空间变化地震作用下的斜拉桥随机响应分析

发布时间：2020-04-16 05:30

【摘要】：研究表明,空间大跨度结构的抗震设计必须考虑地震动的空间变化效应。基于此,本研究以大跨度斜拉桥为工程背景,深入研究了地震动非平稳空间变化特性对大跨度工程结构的地震响应影响。首先,提出了一个空间变化地震动的时变相干函数模型。模型形式参考了Fitelson对随机介质中平面波相干函数的推导结果,考虑了平行和垂直于地震波传播方向上的不同,模型时变参数由时变参数刻画。利用所提出的空间变化地震动时变相干函数模型,结合地震动演变功率谱模型,可采用谱表现方法随机模拟生成非平稳空间变化地震动时程曲线样本。之后,利用CsiBridge软件建立了一个大跨斜拉桥的有限元模型,模型结构采用半漂浮结构形式,跨度为2088m,同时对其动力特性进行分析。运用之前提出的非平稳地震动的人工合成方法,模拟生成了100组随机空间变化地震动样本。将地震动样本分别输入到有限元模型中,计算100组斜拉桥地震动响应,通过对斜拉桥跨中主梁、塔顶位移及阻尼器变形计算并统计其均值和标准差,给出了桥梁整体地震响应的统计描述。假定随机响应满足对数正态分布,通过上述100次模拟响应结果,给出了响应分布的参数估计,为大跨桥梁的易损性分析奠定了基础。本文为进一步研究地震动非平稳空间变化特性对大跨桥梁结构响应的影响提供了技术支持,同时也为大跨斜拉桥的抗震设计工作提供了参考。
【图文】：

- 25 -图 2-5 谱表现方法模拟地震动2.7 本章小结本章提出了一种考虑地震扩展源效应的演变功率谱模型和考虑地震动相关性时变特征的相干函数模型，基于这两个模型，推导出了时变互谱矩阵，并运用谱表现方法模拟产生非平稳空间变化地震动。设定一组空间变化地震动输入点坐标，在该坐标下，基于上述理论，获得一组非平稳空间变化地震动。本章提出的演变功率谱和时变相干函数模型将为之后工程地震动随机场的识别和建模提供技术依据。

图 3-2 主梁构造（2）索塔斜拉桥索塔为倒 Y 形索塔，材料使用钢筋混凝土。其中，上塔柱高 90m，中塔柱高 145m，，下塔柱高 64m，中下塔柱交界处设置了下横梁，横梁截面高 8m，宽 13m。顺桥方向上，索塔宽度由塔顶的 9m 线性变化为塔底的 15m；横桥方向上，上塔塔顶宽度为 8m，上塔底部宽度为 15.5m，分叉后下塔塔顶宽度为 7.25m，塔底宽度为 8m，其间截宽度随高度线性变化。（3）斜拉索材料使用平行钢绞线，其抗拉强度 1860MPa，梁上索距：边跨分别为 10m、20m、16m，中跨分别为 16m、20m，横向间距为 34.2m；塔上索距标准段设为 2m，全桥共设 4×36 对斜拉索。（4）桥墩8800 23000 880040600
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U448.27

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本文编号：2629438