高墩大跨度连续刚构桥在长周期地震动作用下的响应分析

发布时间：2017-09-17 01:24

  本文关键词：高墩大跨度连续刚构桥在长周期地震动作用下的响应分析

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【摘要】：相对于普通地震波,长周期地震波对高墩大跨度连续刚构桥等长周期结构动力响应的影响更大,此类大柔度结构的抗震问题也越来越严峻,已有较多长周期地震动造成造成大跨度桥梁、高层建筑等大柔度结构破坏的案例。桩土效应、桥墩高度及行波效应等因素都会对响应产生影响。研究长周期地震动对大跨桥梁、高层建筑等大柔度结构的影响,有重要意义。本文借助有限元软件ANSYS,着重研究了长周期地震动对高墩大跨刚构桥的影响,分析了桩土效应、墩高因素及行波效应对桥梁位移及内力响应的影响,得到以下结论：(1)长周期地震波具有持时长,加速度峰值较低的时域特性。通过傅里叶变换进行频域特性分析,发现长周期地震波的低频成分比较丰富,傅里叶谱的卓越成分比较明显,长周期地震波的加速度反应谱长周期成分明显比普通地震波谱值大。经过数据统计分析,得到具有一定适用范围的挑选长周期地震波的拟合公式。(2)以普通地震波作为对比,在长周期地震波作用下,高墩大跨度连续刚构桥结构的位移响应更大,墩顶的位移响应增幅达到4倍,而且内力响应也达到数倍,主梁的竖桥向弯矩平均增幅为4倍。(3)通过分析桩土相互作用效应对高墩大跨连续刚构桥响应的影响,发现考虑桩-土-结构相互作用效应时,桥梁的位移响应增大,同时桥梁的横桥向弯矩和横桥向剪力响应会有所减小。(4)不同墩高的大跨连续刚构桥在长周期地震作用下的响应有较大差别,墩高越高,桥墩位移响应越大,同时桥墩剪力响应越小。(5)考虑行波效应,采用相对位移输入地震波激励时,位移响应减小,内力响应比较复杂。内力响应在一些位置叠加得到加强,在另外一些位置削弱,没有一致的变化规律。(6)本文分析了Lock-up装置的减震效果。Lock-up装置,不仅使主梁和桥墩的纵向位移得到控制,而且使横桥向的位移小幅度减小。
【关键词】：长周期 地震 高墩 大跨 刚构桥 响应
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U442.55;U448.23
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 绪论12-24
• 1.1 地震及灾害12-15
• 1.1.1 长周期地震动简述12
• 1.1.2 长周期地震震害分析12-15
• 1.2 连续刚构桥的发展15-17
• 1.3 长周期地震动发生条件17-20
• 1.3.1 震级和震源对长周期地震波的影响17-18
• 1.3.2 震中距的影响18
• 1.3.3 局部场地的影响18-19
• 1.3.4 长周期地震动特性研究19-20
• 1.4 长周期地震响应分析及大跨度桥梁抗震研究进展20-23
• 1.4.1 长周期地震动响应分析及大跨度桥梁抗震研究20-21
• 1.4.2 国内外桥梁抗震设计规范21-23
• 1.5 本文研究意义和主要内容23-24
• 1.5.1 本文研究意义23
• 1.5.2 本文研究内容23-24
• 2 桥梁抗震基本理论24-34
• 2.1 桥梁抗震设防标准24-25
• 2.2 桥梁抗震计算理论25-30
• 2.2.1 静力法25-26
• 2.2.2 反应谱法26-28
• 2.2.3 动力时程法28-29
• 2.2.4 随机过程分析法29-30
• 2.3 抗震设计破坏准则30-32
• 2.3.1 强度破坏准则30
• 2.3.2 延性破坏准则30-31
• 2.3.3 能量破坏准则31
• 2.3.4 双参数破坏准则31
• 2.3.5 低周疲劳破坏准则31-32
• 2.4 本章小结32-34
• 3 连续刚构桥模型建立及地震波的选取34-48
• 3.1 桥梁模型的建立34-36
• 3.1.1 有限元软件介绍34
• 3.1.2 工程背景介绍34-36
• 3.1.3 模型的建立36
• 3.2 高墩大跨度连续刚构桥自振特性分析36-41
• 3.3 长周期地震波选取及特性分析41-46
• 3.3.1 地震波的选取41-44
• 3.3.2 地震波的时域特性比较44-45
• 3.3.3 地震波的频域特性比较45-46
• 3.4 本章小结46-48
• 4 高墩大跨度连续刚构桥动力时程响应分析48-94
• 4.1 地震动输入方式的选择48-49
• 4.2 高墩大跨度连续刚构桥在长周期地震动作用下的响应49-56
• 4.2.1 结构的地震响应分析49-56
• 4.3 桩土作用效应分析56-69
• 4.3.1 桩土作用的研究理论及方法56-58
• 4.3.2 结构的地震响应分析58-69
• 4.4 桥梁墩高对连续刚构桥动力响应的影响69-81
• 4.5 行波效应对连续刚构桥动力响应的影响81-92
• 4.5.1 多点激励的结构振动方程81-83
• 4.5.2 多点激励的方法83
• 4.5.3 考虑行波效应的响应分析83-92
• 4.6 本章小结92-94
• 5 高墩大跨度连续刚构桥减震措施94-106
• 5.1 引言94-95
• 5.2 LOCK-UP装置95-103
• 5.3 本章小结103-106
• 6 总结与展望106-108
• 6.1 总结106-107
• 6.2 展望107-108
• 参考文献108-112
• 作者简历112-116
• 学位论文数据集116

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本文编号：866458