地震波斜入射时土—基
发布时间：2021-08-25 07:02
在地震作用下,不仅桥梁结构自身与地基土之间存在相互作用,而且相邻基础间也会有相互作用存在。研究分析这种相互作用的作用机理和影响规律,对桥梁抗震具有重要意义。本文的主要工作如下:（1）本文运用显式有限元方法结合透射人工边界模拟土体,结构采用隐式时步积分方法,提出了一种分析三维土-结构动力相互作用的高效时域直接法。通过坐标变换,可以考虑地震波以空间角度（以两个角度描述）入射情形。（2）采用所提出的方法,模拟了单跨桥模型在三种不同的地震波（SH波、P波和SV波）,不同入射角度情形时的土-结相互作用响应,分析了13种工况下单跨桥的运动规律。由于入射波行波效应,端墙和基础呈现出三种非常有特点的运动形式即对称运动、反对称运动和挥舞运动。这些运动形式决定了入射波结束后,桥梁自由振动的主要振型。（3）分析了入射波类型、入射角度、桥梁与土体相对刚度、基础与被基础替代土体质量比、桥梁与被基础替代土体质量比等因素的影响,并通过示例阐示了地震波斜入射时土-桥梁相互作用的效应。（4）建立了高原大桥土-结相互作用的三维模型,通过示例证明本文采用的方法可以计算更加复杂的桥梁模型。
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
湖北沪蓉西高速龙潭河特大桥
图 1.4 汶川地震中垮塌的百花大桥在竖向荷载作用下的振动问题，并得出了地基位移的解析解。在 1936 的研究基础上，对 Lamb 解析解进行积分，分析了在竖向集中荷载作用。Reissner[5]提出了基础振动方面的基本理论，掀开了土-结构相互作用-结构相互作用的早期研究时，为了便于理论计算和研究，通常会对研究析问题，把研究对象简化成线性模型。主要分析基础的形状（圆形或者、地基土介质参数等因素对土-结构相互作用的影响。加拿大学者 No究和分析，Novak 教授将研究模型的边界进行一定的简化处理，再用解纪 50 年代，Arnold 和 Bycroft[9][10]进行了比较全面的研究，分析了在水等情况下圆形基础板的结构响应，第一次提出了基础的动力响应和频率纪 60 年代，第三次科技革命的浪潮席卷全球。电子计算机技术的突飞速发展为进一步研究土-结构相互作用提供了契机。同时出于抗震、民防土-结构相互作用吸引了一大批学者的重视，推动了土-结构相互作用研对土-结构相互作用做了大量的研究，并取得了一系列重大突破和成果，有 Thmomas[11]、Arnold、Kobori[12]、Lysmer[13]和 Luco[14][16]等等。1966
考虑了群桩效应，计算模型如图1.5 所示。B.B.Soneji[40]将地基土水平方向的 p-y 曲线等效成 Bouc-Wen 模型，并研究分析了斜拉桥的土-结构动力相互作用响应。Matthew.E.Boweryanyan[41]研究了在地震作用下液化地基土介质的 p-y 曲线参数对桥梁结构响应的影响。图 1.5 土-基础-桥梁相互作用示意图上述研究土-桩基-结构动力相互作用的桥梁模型中都没有建立地基土-桩基础-上部结构整体分析模型，即没有考虑地基土介质的影响。因为地基土单元节点多，自由度多，计算量过大，数值模拟耗时长，并且地基土的动力本构关系无法确定。Conte 在二维平面内考虑了地基土的影响，建立了跨度为 330m 的混凝土桥梁，采用桩基础，如图 1.6。地基土、桩以及桥梁用非线性单元模拟。土的剪切强度和刚度取决于有效压力，空隙水压力取决于累积剪应变和剪切荷载。Yan[42]采用 OPENSEES 软件分析了三维桥梁模型的土-基础-结构相互作用。桥梁结构与其他结构相比，土-基础-桥梁相互作用要复杂很多，因为除了桥墩下的土-基础-桥梁动力相互作用
【参考文献】：
期刊论文
[1]汶川地震中高原大桥落梁破坏分析[J]. 赵闯,丁海平. 苏州科技学院学报(工程技术版). 2012(04)
[2]高原大桥桥台地震破坏机理与抗震措施分析[J]. 孙治国,王东升,张蓓,王吉英,李晓莉. 地震工程与工程振动. 2012(04)
[3]汶川地震近断层附近桥梁震害浅析[J]. 雷涛,李碧雄,曹鹏杰,顺远坤. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2010(03)
[4]三维土-结构动力相互作用的一种时域直接分析方法[J]. 陈少林,唐敢,刘启方,丁海平. 地震工程与工程振动. 2010(02)
[5]虹口高原大桥的破坏机制分析[J]. 谢和平,台佳佳,邓建辉,李碧雄,魏进兵. 四川大学学报(工程科学版). 2009(03)
[6]结构地震行波效应分析综述[J]. 何庆祥,沈祖炎. 地震工程与工程振动. 2009(01)
[7]行波激励下大跨度连续刚构桥的地震反应分析[J]. 李忠献,史志利. 地震工程与工程振动. 2003(02)
[8]均匀土-箱基-结构相互作用体系的计算分析[J]. 李培振,吕西林,陈波,陈跃庆. 地震工程与工程振动. 2002(05)
[9]桥梁桩土相互作用的集中质量模型及参数确定[J]. 孙利民,张晨南,潘龙,范立础. 同济大学学报(自然科学版). 2002(04)
[10]桩-土-杆系结构的动力相互作用[J]. 李永梅,孙国富,王松涛,徐国彬. 建筑结构学报. 2002(01)
本文编号：3361635
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
湖北沪蓉西高速龙潭河特大桥
图 1.4 汶川地震中垮塌的百花大桥在竖向荷载作用下的振动问题，并得出了地基位移的解析解。在 1936 的研究基础上，对 Lamb 解析解进行积分，分析了在竖向集中荷载作用。Reissner[5]提出了基础振动方面的基本理论，掀开了土-结构相互作用-结构相互作用的早期研究时，为了便于理论计算和研究，通常会对研究析问题，把研究对象简化成线性模型。主要分析基础的形状（圆形或者、地基土介质参数等因素对土-结构相互作用的影响。加拿大学者 No究和分析，Novak 教授将研究模型的边界进行一定的简化处理，再用解纪 50 年代，Arnold 和 Bycroft[9][10]进行了比较全面的研究，分析了在水等情况下圆形基础板的结构响应，第一次提出了基础的动力响应和频率纪 60 年代，第三次科技革命的浪潮席卷全球。电子计算机技术的突飞速发展为进一步研究土-结构相互作用提供了契机。同时出于抗震、民防土-结构相互作用吸引了一大批学者的重视，推动了土-结构相互作用研对土-结构相互作用做了大量的研究，并取得了一系列重大突破和成果，有 Thmomas[11]、Arnold、Kobori[12]、Lysmer[13]和 Luco[14][16]等等。1966
考虑了群桩效应，计算模型如图1.5 所示。B.B.Soneji[40]将地基土水平方向的 p-y 曲线等效成 Bouc-Wen 模型，并研究分析了斜拉桥的土-结构动力相互作用响应。Matthew.E.Boweryanyan[41]研究了在地震作用下液化地基土介质的 p-y 曲线参数对桥梁结构响应的影响。图 1.5 土-基础-桥梁相互作用示意图上述研究土-桩基-结构动力相互作用的桥梁模型中都没有建立地基土-桩基础-上部结构整体分析模型，即没有考虑地基土介质的影响。因为地基土单元节点多，自由度多，计算量过大，数值模拟耗时长，并且地基土的动力本构关系无法确定。Conte 在二维平面内考虑了地基土的影响，建立了跨度为 330m 的混凝土桥梁，采用桩基础，如图 1.6。地基土、桩以及桥梁用非线性单元模拟。土的剪切强度和刚度取决于有效压力，空隙水压力取决于累积剪应变和剪切荷载。Yan[42]采用 OPENSEES 软件分析了三维桥梁模型的土-基础-结构相互作用。桥梁结构与其他结构相比，土-基础-桥梁相互作用要复杂很多，因为除了桥墩下的土-基础-桥梁动力相互作用
【参考文献】：
期刊论文
[1]汶川地震中高原大桥落梁破坏分析[J]. 赵闯,丁海平. 苏州科技学院学报(工程技术版). 2012(04)
[2]高原大桥桥台地震破坏机理与抗震措施分析[J]. 孙治国,王东升,张蓓,王吉英,李晓莉. 地震工程与工程振动. 2012(04)
[3]汶川地震近断层附近桥梁震害浅析[J]. 雷涛,李碧雄,曹鹏杰,顺远坤. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2010(03)
[4]三维土-结构动力相互作用的一种时域直接分析方法[J]. 陈少林,唐敢,刘启方,丁海平. 地震工程与工程振动. 2010(02)
[5]虹口高原大桥的破坏机制分析[J]. 谢和平,台佳佳,邓建辉,李碧雄,魏进兵. 四川大学学报(工程科学版). 2009(03)
[6]结构地震行波效应分析综述[J]. 何庆祥,沈祖炎. 地震工程与工程振动. 2009(01)
[7]行波激励下大跨度连续刚构桥的地震反应分析[J]. 李忠献,史志利. 地震工程与工程振动. 2003(02)
[8]均匀土-箱基-结构相互作用体系的计算分析[J]. 李培振,吕西林,陈波,陈跃庆. 地震工程与工程振动. 2002(05)
[9]桥梁桩土相互作用的集中质量模型及参数确定[J]. 孙利民,张晨南,潘龙,范立础. 同济大学学报(自然科学版). 2002(04)
[10]桩-土-杆系结构的动力相互作用[J]. 李永梅,孙国富,王松涛,徐国彬. 建筑结构学报. 2002(01)
本文编号：3361635
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