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连续刚构桥地震反应分析

作　者: 杨延凯
导　师: 朱敏
学　校: 中国地震局工程力学研究所
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 连续刚构桥高墩地震反应分析塑性分析
分类号: P315.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着我国交通事业的发展,连续刚构桥在实际中的应用越来越多,特别是在我国的西南和西北地区,高墩大跨度的连续刚构桥梁无论在技术上还是经济上都有一定的优势。我国西部地区地震活动频繁,而加上此类桥梁在实际地震中的震害资料较少,所以对此类桥梁进行地震反应分析具有重要意义。本文对我国西南地区的一座高墩的连续刚构桥梁进行弹性阶段的反应谱分析和弹塑性阶段的地震时程分析。按照公路桥梁的相关抗震规范规定,根据实际条件选定反应谱和地震波。通过弹性阶段的分析计算,得到结构在地震荷载作用下,桥梁纵向的墩顶固结端和墩底固结端是受力最不利截面。继而通过时程分析,并在固结墩墩顶和墩底加塑性铰单元,采用纤维模型截面,进行了弹塑性分析。通过单调增加荷载直到墩结构的关键截面出现屈服状态。在这一系列的分析过程中,了解了高墩连续刚构桥在弹性范围内的受力和变形情况,在弹塑性阶段墩结构在不同地震作用下的工作状态。并由此得到了对于刚构墩结构在较好场地(II类场地)上的优越表现,进入大变形阶段后,主要通过固结墩变形来耗能和协调整个结构,支座处并没有由于大位移出现破坏。固结墩的破坏由于轴向压力的不同,墩顶固结端先进入屈服状态,外侧墩先于内侧墩屈服,在墩顶塑性铰区屈服后,墩高的1/2到2/3区域内截面内力增大明显,应该是除墩底截面外应该重点关注的截面。对于横桥向,过渡墩墩底的破坏最为严重,是此类桥梁中最薄弱部位。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-16
  1.1 连续刚构桥梁的发展概况  10-11
  1.2 连续刚构桥的结构特点和技术优势  11-12
    1.2.1 连续刚构桥的结构特点  11-12
    1.2.2 连续刚构桥的技术优势  12
  1.3 连续刚构桥与连续梁在使用性能方面的比较  12-14
  1.4 连续刚构桥的抗震分析的研究现状  14
  1.5 本文的研究内容  14-16
第二章连续刚构桥的计算理论  16-22
  2.1 连续刚构桥的静力弹性阶段分析理论  16-19
  2.2 连续刚构桥非线性理论  19-20
  2.3 连续刚构桥的动力分析  20
  2.4 本章小结  20-22
第三章连续刚构桥的地震分析理论  22-32
  3.1 地震动分析理论  22-25
    3.1.1 反应谱分析理论  22-25
    3.1.2 时程分析方法  25
  3.2 数值计算方法  25-28
    3.2.1 Newmark 法  25-27
    3.2.2 Wilson-θ法  27-28
  3.3 结构的运动方程及其解法  28-29
  3.4 塑性设计理论  29-30
  3.5 关于阻尼矩阵  30-31
  3.6 小结  31-32
第四章连续刚构桥的反应谱分析  32-46
  4.1 工程简介  32-33
  4.2 计算模型的建立  33-34
  4.3 自振特性的计算  34-39
    4.3.1 特征值方程的建立  34-35
    4.3.2 特征值方程的解法  35-39
  4.4 反应谱计算  39-44
  4.5 本章小结  44-46
第五章连续刚构桥的时程分析  46-74
  5.1 地震反应谱作用的确定  46
  5.2 地震加速度时程的确定  46-49
    5.2.1 实录地震波幅值的调整  47-48
    5.2.2 实录地震波特征周期T_g 的调整  48-49
  5.3 地震加速度时程计算  49-53
  5.4 地震加速度时程弹塑性计算  53-67
    5.4.1 纤维截面塑性铰的性质  53-59
    5.4.2 在地震荷载作用下的结构响应  59-66
    5.4.3 设计时程分析总结  66-67
  5.5 破坏状态计算  67-72
  5.6 小结  72-74
第六章结论与展望  74-76
  6.1 本文结论  74
  6.2 针对本文内容还需要进一步研究的问题  74-76
参考文献  76-80
致谢  80-81
作者简介  81

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