中承式钢桁架拱桥极限抗震能力研究

发布时间：2017-06-07 12:03

  本文关键词：中承式钢桁架拱桥极限抗震能力研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前,国内外研究者主要分析桥梁的设计抗震能力是否满足要求,而对桥梁的极限抗震能力研究却很少;部分学者对地震作用下高层建筑和框架结构的倒塌分析和破坏过程有过研究,而对桥梁的倒塌和破坏过程研究很少。中承式钢桁架拱桥承载能力强,但对地震荷载比较敏感,此类桥型的静力极限承载能力和抗震性能一直是研究的热点,且取得了显著的成果,而将极限承载能力与地震荷载联系起来研究中承式钢桁架拱桥的极限抗震能力还处在刚起步阶段,没有权威的理论基础和明确的规范规定。本文对中承式钢桁架拱桥的极限抗震能力进行了探索性的研究:(1)比较系统地介绍了桥梁动力特性的分析方法和桥梁抗震的分析方法,并研究各种方法的优缺点和适用条件,采用多重Ritz向量法分析动力特性,采用增量动力分析方法分析极限抗震能力。研究能合理评价结构极限状态的特征响应和判定准则,提出支撑连接处采用支座内力和支座位移两种特征响应、结合极限系数准则来分析极限状态,上部钢桁拱采用桁拱应力和桁拱位移两种特征响应、结合极限系数准则及B-R准则来分析极限状态。(2)依据实际工程中采用较多的支撑连接类型,分别以球型支座和摩擦摆式减隔震支座为支座边界条件,研究各支座的原理和参数,并在球型支座的基础上,认为其变形能力和抗剪强度都无限大,引入一种理想支座。分别建立三种支座边界条件下全桥的空间有限元模型,进行动力特性分析,结果发现:相比球型支座,采用摩擦摆式减隔震支座结构的第1阶自振周期延长1.63倍,采用理想支座结构的第1阶自振周期不变。(3)采用球型支座、摩擦摆式减隔震支座和理想支座边界条件,基于增量动力分析方法对中承式钢桁架拱桥进行极限抗震能力分析,结合判定准则,通过特征响应的变化规律,分析结构临界极限地震动强度。通过比较三种支座边界条件下结构的极限抗震能力发现:相比球型支座,采用摩擦摆式减隔震支座结构的极限抗震能力提高2.57倍,采用理想支座结构的限抗震能力提高3.80倍。
【关键词】：中承式钢桁架拱桥 极限抗震 增量动力分析 B-R准则
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U442.55;U448.22
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 中承式钢桁架拱桥发展历史9-11
• 1.1.1 国外发展历史9-10
• 1.1.2 国内发展历史10-11
• 1.2 研究背景及意义11-18
• 1.2.1 抗震设计历程11-12
• 1.2.2 支座和上部钢结构的震害12-13
• 1.2.3 抗震支座研究现状13-15
• 1.2.4 上部钢结构极限抗震能力研究现状15-18
• 1.3 问题的提出18
• 1.4 本文主要研究内容18-19
• 第二章 极限抗震分析方法及极限状态判定准则19-30
• 2.1 地震反应分析方法19-22
• 2.1.1 静力法19
• 2.1.2 动力反应谱法19-22
• 2.1.3 动态时程分析法22
• 2.2 极限抗震能力分析方法22-25
• 2.2.1 静力弹塑性分析法22-23
• 2.2.2 增量动力分析法23-25
• 2.3 动力特性分析方法25-26
• 2.3.1 子空间迭代法25
• 2.3.2 Lanczos法25
• 2.3.3 多重Ritz向量法25-26
• 2.4 地震作用下结构极限状态判定准则26-28
• 2.4.1 特征响应26
• 2.4.2 极限系数准则26-27
• 2.4.3 B-R准则27
• 2.4.4 支座的特征响应及极限状态判定准则27-28
• 2.4.5 上部钢桁拱的特征响应及极限状态判定准则28
• 2.5 本章小结28-30
• 第三章 中承式钢桁架拱桥动力特性分析30-47
• 3.1 依托工程简介及建模原则30-31
• 3.1.1 工程概况30-31
• 3.1.2 动力模型建立原则31
• 3.2 支撑连接处支座类型31-32
• 3.2.1 球型支座31-32
• 3.2.2 摩擦摆式减隔震支座32
• 3.2.3 理想支座32
• 3.3 有限元建模32-41
• 3.4 不同支座条件下动力特性分析41-46
• 3.4.1 球型支座条件下动力特性分析41
• 3.4.2 摩擦摆式减隔震支座条件下动力特性分析41
• 3.4.3 理想支座条件下动力特性分析41-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 不同支座条件下极限抗震能力分析47-71
• 4.1 球型支座条件下极限抗震能力分析48-56
• 4.1.1 顺桥向地震响应48-52
• 4.1.2 横桥向地震响应52-56
• 4.2 摩擦摆式减隔震支座条件下极限抗震能力分析56-65
• 4.2.1 顺桥向地震响应56-60
• 4.2.2 横桥向地震响应60-65
• 4.3 理想支座条件下极限抗震能力分析65-69
• 4.3.1 顺桥向地震响应65-67
• 4.3.2 横桥向地震响应67-69
• 4.4 本章小结69-71
• 第五章 结论与展望71-73
• 5.1 结论71-72
• 5.2 展望72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-76
• 在学期间发表的论文76

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