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白鹤滩水电站金沙江大桥模拟地震振动台试验研究

作 者: 杜敏
导 师: 陈思甜
学 校: 重庆交通大学
专 业: 结构工程
关键词: 桥梁抗震 相似关系 地震模拟振动台试验 有限元分析
分类号: U446
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
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内容摘要


近些年地震频发,破坏性极大的强烈地震也时有发生,桥梁工程是抗震生命线工程的重要组成部分,桥梁的毁坏将导致现代交通网络的中断,造成严重的人员伤亡和经济损失。因此桥梁工程的抗震性能的研究已经得到越来越多的关注和重视。本文以白鹤滩水电站金沙江大桥为试验原型,借助小型模拟地震振动台试验设备,设计制作了该桥的动力试验模型,在振动台上进行模拟地震试验,推算原型桥梁的动力响应,研究该桥梁的抗震特性和抗震性能,研究的主要内容以及得到的结论如下:1、从本试验模型设计的需要出发,详细论述了结构模型试验所需要应用到的相似理论。其中包括基本相似定理、静力相似理论、动力相似理论以及弹性相似率、重力相似率和更加严格的弹性-重力相似率,详细介绍了各相似理论的原理及应用。最后根据相似理论用量纲分析法推导了试验模型的相似关系。2、根据弹性—重力相似律和动力模型试验的相似关系确定了模型的参数的相似比。以有机玻璃为原材料,根据动力模型试验相似理论制作了该桥的1:100的缩尺模型。在模拟地震振动台上进行模拟地震试验,试验选用的地震波为EI-centro8波和汶川地震波,测得了模型的自振频率、加速度响应以及桥梁各部位的动应变响应。依据相似关系推算出了原型桥梁的地震响应。3、采用桥梁有限元分析软件MIDAS/Civil2012建立原型桥梁即白鹤滩水电站金沙江大桥的有限元模型,并对该模型进行了地震时程分析,得到汶川地震波激励下该桥的自振特性、加速度和应力的理论值。再将理论值与由模型推算到的原型桥梁的试验值进行对比分析。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-19
  1.1 引言  8-9
  1.2 桥梁震害  9-15
    1.2.1 上部结构的震害  9-11
    1.2.2 支座的震害  11-12
    1.2.3 下部结构和基础的震害  12-14
    1.2.4 桥台及基础的震害  14-15
  1.3 桥梁模拟地震振动台试验的发展  15-18
  1.4 本文主要研究的内容和意义  18-19
第二章 振动台试验动力模型理论基础  19-27
  2.1 引言  19
  2.2 结构模型试验相似理论  19-24
    2.2.1 相似定理  19-21
    2.2.2 静力相似理论  21-22
    2.2.3 动力相似理论  22-23
    2.2.4 弹性相似率—弹性阶段的相似关系  23-24
    2.2.5 重力相似律—临近破坏阶段的相似关系  24
  2.3 试验模型相似关系的推导  24-26
  2.4 本章小结  26-27
第三章 金沙江大桥地震模拟振动台试验  27-68
  3.1 工程概况  27-28
  3.2 模型设计与制作  28-32
    3.2.1 选择模型材料  28
    3.2.2 确定模型相似比  28-29
    3.2.3 模型的制作  29-30
    3.2.4 模型附加质量  30-32
  3.4 试验方案  32-39
    3.4.1 试验设备简介  32-35
    3.4.2 地震波的选取  35-37
    3.4.3 加速度测点布置  37-38
    3.4.4 动应变测点布置  38-39
  3.5 试验实施步骤  39-40
  3.6 模型试验结果  40-65
    3.6.1 桥墩模型动力特性测试  40-41
    3.6.2 各加载工况下模型的动应变  41-48
    3.6.3 各加载工况下模型的加速度  48-65
    3.6.4 加速度放大倍数关系  65
  3.7 由相似关系推算原型桥梁的动力反应值  65-67
    3.7.1 原型桥梁的自振频率  65
    3.7.2 加速度反应  65-66
    3.7.3 位移反应及验算  66
    3.7.4 应变及应力  66-67
  3.8 本章小结  67-68
第四章 金沙江大桥抗震分析模型及试验结果对比  68-77
  4.1 引言  68
  4.2 金沙江大桥有限元模型的建立  68-73
    4.2.1 MIDAS/Civil 分析程序简介  68-69
    4.2.2 动态时程分析法  69-70
    4.2.3 有限元模型的建立  70-72
    4.2.4 结构自振特性  72-73
  4.3 有限元分析和试验结果的对比  73-76
    4.3.1 结构自振频率  73-74
    4.3.2 结构加速度反应  74
    4.3.3 结构位移反应  74-75
    4.3.4 结构应力反应  75-76
  4.4 本章小结  76-77
第五章 结论与展望  77-79
致谢  79-80
参考文献  80-82
在学期间发表的论著及取得的科研成果  82

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 桥梁试验观测与检定
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