矮塔斜拉桥动力特性及地震响应分析

发布时间：2017-10-01 21:20

  本文关键词：矮塔斜拉桥动力特性及地震响应分析

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【摘要】：我国是地震多发国家之一,桥梁作为交通运输的枢纽,在地震中一旦遭到破坏,将会造成巨大的经济损失。辽宁省长海县长山大桥为国内寒冷地区第一座跨海矮塔斜拉桥,其场地位于地震多发地带,因此对其进行动力特性以及地震响应分析显得尤为重要。本文将以此桥为背景,利用大型通用有限元软件ANSYS对其进行分析研究。主要研究内容如下：(1)依据长山大桥施工图设计,采用实体单元与杆单元建立全桥空间有限元模型,并通过编制APDL命令流,在长山大桥主梁中建立纵向预应力钢筋,提出了钢筋节点与混凝土节点的一一合并的思路与方法。(2)本文对长山大桥成桥运营阶段进行静、动力分析。计算并分析了成桥运营阶段在各个分项以及组合荷载等不同的工况作用下,桥梁及各构件的位移以及内力响应。通过对全桥以及主梁、索塔、辅助墩等受力构件的变形与应力分析,对该桥的刚度与强度作出评价。(3)本文还计算分析了成桥阶段桥梁的自振周期及振动特性。并在此基础上对斜拉桥进行地震反应谱分析,根据设计规范在E1与E2地震作用下设计四种地震动组合输入对该桥进行地震响应分析,研究了竖向地震对桥梁结构的影响。(4)利用El-Centro波对斜拉桥进行地震反应动力时程分析,得到了在水平单向以及组合地震下关键截面的位移以及主应力时程曲线。对结果进行分析和归纳；最后将时程分析结果与对应的反应谱分析结果进行比较,判断二者在动力分析研究中的优劣。
【关键词】：矮塔斜拉桥 预应力筋 反应谱分析 时程分析 ANSYS
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441;U448.27
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 引言10
• 1.2 矮塔斜拉桥发展综述10-12
• 1.2.1 矮塔斜拉桥发展概况10-11
• 1.2.2 矮塔斜拉桥受力特性11-12
• 1.3 矮塔斜拉桥动力学研究现状及发展方向12-16
• 1.3.1 国内外研究现状12-14
• 1.3.2 设计中存在的问题14-15
• 1.3.3 设计研究发展方向15-16
• 1.4 本文的主要研究工作16-17
• 第2章 桥梁动力与地震反应分析理论17-22
• 2.1 矮塔斜拉桥动力分析内容及其方法17
• 2.2 矮塔斜拉桥固有振动特性17-18
• 2.3 有限元数值分析方法18
• 2.4 地震反应分析理论基础18-21
• 2.4.1 静力法18-19
• 2.4.2 反应谱法19-21
• 2.4.3 动态时程分析法21
• 2.5 本章小结21-22
• 第3章 矮塔斜拉桥有限元建模分析22-34
• 3.1 长山大桥简介22
• 3.2 有限元建模策略22-25
• 3.2.1 预应力钢筋混凝土结构有限元模型22-24
• 3.2.2 长山大桥建模策略24-25
• 3.3 长山大桥有限元模型的建立25-32
• 3.3.1 桥类构件的选取25-28
• 3.3.2 实体有限元模型的建立28-29
• 3.3.3 预应力钢筋的建立29-32
• 3.4 模型的误差及其分析32-33
• 3.5 本章小结33-34
• 第4章 主桥静力验算及动力特性分析34-53
• 4.1 计算荷载及荷载组合34-36
• 4.1.1 计算荷载34-36
• 4.1.2 荷载组合36
• 4.2 分项荷载计算结果分析36-40
• 4.3 荷载组合计算结果分析40-48
• 4.3.1 荷载组合位移结果分析40-43
• 4.3.2 荷载组合应力结果分析43-48
• 4.4 长山大桥自振特性分析48-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第5章 长山大桥反应谱分析53-67
• 5.1 设计加速度反应谱53-56
• 5.2 反应谱分析的位移响应结果分析56-62
• 5.2.1 水平单向地震作用56-58
• 5.2.2 组合地震作用58-62
• 5.3 反应谱分析的内力响应结果分析62-66
• 5.4 本章小结66-67
• 第6章 长山大桥时程响应分析67-85
• 6.1 建筑场地工程背景67-69
• 6.1.1 长山大桥地震环境67-68
• 6.1.2 长山大桥地质环境68-69
• 6.2 长山大桥的地震时程分析69-74
• 6.2.1 阻尼的确定69-70
• 6.2.2 地震波的选取及图形70-74
• 6.3 结构地震动态时程计算分析74-82
• 6.3.1 位移时程响应结果及其分析74-79
• 6.3.2 内力时程响应结果及其分析79-82
• 6.4 时程分析与反应谱分析结果对比82-84
• 6.5 本章小结84-85
• 结论与展望85-87
• 主要研究结论85-86
• 展望86-87
• 参考文献87-91
• 攻读学位期间公开发表论文91-92
• 致谢92-93
• 作者简介93

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本文编号：955736