多塔斜拉桥弹塑性地震反应分析研究

发布时间：2020-11-07 06:46

　　 多塔斜拉桥是国内外跨海工程中的重要结构体系之一,研究其结构的抗震性能与减震控制是社会进步、交通发展的迫切需求。但是,多塔斜拉桥相比于常规斜拉桥,其抗震理论及减震控制技术相对薄弱,研究过程中需要充分考虑多塔斜拉桥结构的自身力学特性。深入分析多塔斜拉桥纵向结构体系的抗震性能,形成更加充实的抗震理论体系,建立切实可行的减震控制措施,增强结构安全运营与抵御地震的能力,仍然是国内外桥梁工程研究学者所面临的严峻挑战。本文紧紧围绕多塔斜拉桥结构在弹塑性地震作用下抗震安全性的主题,以嘉绍大桥为工程背景,分析研究了嘉绍大桥在强震作用下的动力特性,考察多塔斜拉桥在不同塔梁约束方式下的地震反应特点,最后对比分析罕遇与多遇地震对多塔斜拉桥内力、位移等的影响规律。本文的主要工作和成果如下:1、详述多塔斜拉桥结构的发展过程和现状,并介绍多塔斜拉桥的的抗震、减震研究进展,分析四种常见结构体系的力学特性,阐述地震反应分析的三种基本理论,并得出相关结论:全漂浮体系的多塔斜拉桥受力简单,内力较小,但容易产生较大变形与位移;半漂浮结构体系与全漂浮体系受力性能相似,但在塔墩支承处易产生较大负弯矩峰值;全固结体系能够有效限制结构构件的位移与变形,但经常产生结构内力过大等问题;部分固结体系兼顾全漂浮与全固结两种结构体系的优点,因而此种体系下结构的内力、位移与变形均适中。随着科技的进步与世界大跨度桥梁的蓬勃发展,地震反应分析理论也在不断趋于完善,动态时程分析法因其更全面、更精准、更稳定的分析特点,在如今的多塔斜拉桥地震反应分析过程中运用最为广泛。2、基于大型有限元软件平台ANSYS,并以嘉绍大桥为工程背景,建立多塔斜拉桥结构的空间非线性模拟模型,研究分析多塔斜拉桥纵向结构体系的动力特性,包括振型、频率、周期等信息。研究结果表明:多塔斜拉桥的主梁抗扭刚度较大,抗扭能力较强,有利于桥梁的整体抗风稳定性;该多塔斜拉桥的主梁侧向刚度比主塔的侧向刚度更大,并且相比于面内刚度,主梁的面外刚度更大;嘉绍大桥的前10阶振型周期变化中,前两阶与后两阶振型中主梁均由对称竖弯变成反对称竖弯,主塔均由对称纵向弯曲变成反对称纵向弯曲,并且周期变化最大。3、基于有限元软件平台ANSYS和弹塑性本构关系中的增量理论,开展了对罕遇地震下多塔斜拉桥的地震反应分析,选取了纵向全漂浮体系和纵向部分固结体系,对比了不同纵向结构体系下多塔斜拉桥桥塔、主梁等关键结构构件在罕遇地震破坏下的影响规律。研究结果表明:多塔斜拉桥纵向全漂浮体系的各塔塔底剪力、弯矩等纵向内力反应较小,塔顶纵向位移、塔梁和墩梁纵向相对位移等反应较大;而在纵向部分固结体系下的位移反应相对较小,而在内力反应方面,塔梁间因纵向约束形式的不同出现了两种反应:设置纵向固结的次边塔塔底纵向内力反应较大,而塔梁处纵向自由的中塔与边塔的塔底纵向内力则相对较小。4、针对纵向部分固结体系,对比分析罕遇地震与多遇地震作用下多塔斜拉桥的地震反应特点,分析结果表明:与多遇地震相比,罕遇地震下的塔(墩)底的纵向剪力、弯矩幅值以及塔(墩)梁之间的纵向相对位移均明显增大。
【学位单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U448.27
【部分图文】：

安徽建筑大学硕士学位论文 第一章 绪论式，其桥跨 150m+4×300m+150m=1500m，2014 年建成以后成为越南最长的多塔斜拉桥[12-13]，如图 1.5 所示。

安徽建筑大学硕士学位论文 第一章 绪论式，其桥跨 150m+4×300m+150m=1500m，2014 年建成以后成为越南最长的多塔斜拉桥[12-13]，如图 1.5 所示。

图 1.3 希腊 Rion-Antirion 大桥 图 1.4 法国 Millau 高架桥图 1.5 越南日新桥我国与世界其他国家相比，虽然对多塔斜拉桥结构探索与建设的步伐相对缓慢，然而随着我国综合国力的不断增强，社会经济发展的需求也在日益增长，经过漫长的发展，在多塔斜拉桥方面的研究和建设已然取得了非凡的成就。香港汀九大桥建成于 1998 年，属于香港 3 号干线，跨越蓝巴勒海峡，将汀九和青衣两地区相连接，极大的方便了两地的社会经济联系，如图 1.6 所示。其为三塔四索面斜拉桥，桥跨布置为 127m+448m+475m+127m=1177m，至今仍为
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本文编号：2873589