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大跨度连续刚构桥的弹塑性地震反应分析

作　者: 刘文浩
导　师: 唐雪松；陈星烨
学　校: 长沙理工大学
专　业: 工程力学
关键词: 连续刚构桥 地震反应分析 Pushover分析 加载模式 抗震能力
分类号: U448.23
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 164次
引　用: 7次
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内容摘要


随着国家经济的发展,大跨度桥梁在我国得到了很快的发展,其中大跨度连续刚构桥是应用最广泛的桥型之一,我国在建和建成的大跨度连续刚构桥达几十座之多。同时,我国也是一个多地震的国家,因此,对作为生命线工程的桥梁建筑特别是大跨度桥梁建筑在地震作用下的反应作深入细致的分析是必需也是非常必要的。本文主要完成了以下的一些工作:(1)首先分析了目前大跨度连续刚构桥抗震设计的现状,指出抗震反应分析的必要性;然后分析了北江大桥的动力特性,再根据北江大桥桥址处的地震烈度区域和各国规范对竖向地震输入的异同,分别进行了规范反应谱分析和弹性动力时程分析,总结出地震动输入方向对连续刚构桥结构计算结果的一些影响。(2)在各国的抗震设计规范中,所考虑的设计方法要兼顾结构的安全性和经济性,除了要进行结构在“小震”作用下的弹性分析外,还要进行“大震”作用下的弹塑性动力反应分析。为此,本文基于刚度退化三线性模型来模拟桥墩和下部桩的弹塑性特性,输入地震波,得到计算结果,从而判断连续刚构桥的薄弱部分和出现屈服的先后顺序,为工程设计提供参考。(3)介绍了Pushover分析方法的应用现状和基本原理,并对北江大桥进行了Pushover分析和抗震能力评估,最后分析了现有加载模式和非线性分析的差异,为工程抗震设计提供参考。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-15
  1.1 地震及震害  10-11
  1.2 桥梁结构的震害  11-13
  1.3 我国连续刚构桥的抗震设计现状  13-14
  1.4 本论文的主要内容  14-15
第二章 桥梁地震分析方法简介  15-22
  2.1 静力法  15
  2.2 反应谱法  15-18
    2.2.1 弹性反应谱法  15-17
    2.2.2 非弹性反应谱法  17
    2.2.3 反应谱法的优缺点  17-18
  2.3 动力时程分析法  18-19
    2.3.1 动力时程分析法简介  18-19
    2.3.2 动力时程法的优缺点  19
  2.4 Pushover分析方法  19-22
第三章 连续刚构桥的动力特性分析  22-32
  3.1 北江大桥工程概况  22
  3.2 离散结构动力学的有限元方程的建立  22-25
  3.3 桩土结构相互作用  25-26
  3.4 桥梁结构的有限元模型  26-27
  3.5 桥梁结构的自振计算  27-29
  3.6 北江大桥的自振特性结果  29-32
第四章 连续刚构桥的地震反应谱分析  32-50
  4.1 反应谱法  32-50
    4.1.1 反应谱法的基本原理  32-33
    4.1.2 反应谱理论的地震力计算  33-34
    4.1.3 引入结构综合影响系数C_z  34-35
    4.1.4 多质点体系的地震力计算公式  35
    4.1.5 反应谱的组合方法  35-37
      4.1.5.1 振型组合  36-37
      4.1.5.2 空间组合  37
    4.1.6 地震动输入模式  37-38
    4.1.7 反应谱计算分析  38-50
      4.1.7.1 输入反应谱数据和分析工况  38
      4.1.7.2 计算结果  38-50
第五章 连续刚构桥的弹性动力时程分析  50-74
  5.1 弹性动力方程求解的数值方法  50-53
  5.2 阻尼矩阵的处理  53-55
  5.3 输入地震波的选择  55-58
    5.3.1 选波原则  55-56
    5.3.2 人工合成地震波  56-57
    5.3.3 北江大桥桥址输入地震波的选择  57-58
  5.4 计算结果  58-70
  5.5 线性动力时程分析与反应谱分析结果的对比  70-74
第六章 连续刚构桥的弹塑性动力时程分析  74-86
  6.1 概述  74
  6.2 非线性问题  74-76
  6.3 基于恢复力模型的弹塑性动力分析  76-82
    6.3.1 单轴恢复力曲线模型  76-77
    6.3.2 恢复力计算模型中的特征参数  77-80
    6.3.3 北江大桥桥墩和桩恢复力计算模型中特征参数  80-82
  6.4 北江大桥的弹塑性动力时程分析结果  82-86
第七章 连续刚构桥的静力弹塑性(Pushover)分析  86-103
  7.1 Pushover分析方法应用现状  86
  7.2 Pushover分析方法的原理与实施步骤  86-88
    7.2.1 基本原理  86-87
    7.2.2 实施步骤  87-88
  7.3 Pushover分析的加载模式  88-89
  7.4 能力谱方法的基本原理  89-93
    7.4.1 能力谱求解的基本方法  90-93
  7.5 需求谱曲线的建立  93-96
    7.5.1 不同阻尼比的弹性S_a-S_d曲线  93
    7.5.2 不同延性比的弹塑性S_a-S_d曲线  93-96
  7.6 北江大桥Pushover分析  96-99
    7.6.1 Pushover分析结果  96-99
  7.7 北江大桥的抗震能力评估  99-102
  7.8 与非线性时程方法的对比  102-103
结论  103-105
参考文献  105-108
致谢  108-109
附录  109

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 各种桥梁 > 桥梁：按结构分 > 刚构桥
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