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双幅联体独塔预应力混凝土斜拉桥地震反应分析

作 者: 李黎
导 师: 孙飞飞;周四思
学 校: 同济大学
专 业: 结构工程
关键词: 双幅联体 独塔斜拉桥 动力时程分析 地震反应
分类号: U441.3
类 型: 硕士论文
年 份: 2007年
下 载: 31次
引 用: 2次
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内容摘要


斜拉桥是常见的大跨度桥梁结构形式之一,一般由桥塔、桥面系、斜拉索、边墩(锚固墩、辅助墩)和支撑连接装置(支座等)组成。其上部结构的固有周期一般很长,特别是采用漂浮体系的斜拉桥。当场地土的卓越周期和斜拉桥结构的固有周期接近时,结构的地震动将会显著增大。由于斜拉桥的大部分质量集中在桥面系,所以,地震动所产生的惯性力也主要集中在桥面系。桥面系的地震惯性力通过拉索和支座传递给桥塔、边墩,再由桥塔、边墩传递给基础,并最终传递给地基承担。桥梁抗震设计理论经历了静力弹性设计法、动力弹性设计法以后,动力弹塑性设计法的有效性得到广泛的认同,延性设计、减隔震结构等结构抗震设计方法已在各国的抗震设计规范中得到不同程度的应用,我国桥梁抗震设计规范也正朝着弹性设计、弹塑性设计方法并存的方向发展。目前,斜拉桥的地震反应分析应采用反应谱法和时程分析法相互校核。用反应谱法进行计算时,应充分考虑高阶振型的影响,即所计算的振型个数要包括所有贡献较大的振型。而用时程分析法计算时,则要输入3~5组地震时程进行分析比较,反应取最大值。本文对双幅联体独塔预应力混凝土斜拉桥结构进行了地震反应分析,主要做了如下工作:1)对结构地震反应分析的理论及方法进行了回顾和论述;2)建立了全桥的空间有限元模型,计入了桩土共同作用对动力特性的影响;4)利用全桥有限元模型,对斜拉桥进行了设计地震作用下的弹性时程分析和罕遇地震作用下的弹塑性时程分析。最后,本位利用一些典型的分析结果总结了该桥的地震反应规律,评价了其抗震性能,并提出了一些建议。

全文目录


摘要  7-8
Abstract  8-12
第1章 概论  12-14
  1.1 斜拉桥的结构特点和地震对斜拉桥的危害  12
  1.2 抗震设计现状和抗震设计的意义  12-13
  1.3 本文所作的工作及所用的方法  13-14
第2章 工程背景  14-29
  2.1 桥型布置  14-15
  2.2 桥址自然条件  15-16
    2.2.1 气象条件  15
    2.2.2 工程地质  15-16
  2.3 设计标准  16-17
  2.4 结构方案构思  17-18
  2.5 结构体系  18-24
    2.5.1 塔、墩、梁体系确定  18-19
    2.5.2 索塔  19-20
    2.5.3 斜拉索  20-23
    2.5.4 主梁  23-24
  2.6 结构静力分析  24-26
    2.6.1 结构建模  24
    2.6.2 应力计算  24-26
    2.6.3 位移计算  26
  2.7 空间稳定计算  26
  2.8 施工  26-28
    2.8.1 桥塔基础施工  27
    2.8.2 桥塔施工  27
    2.8.3 主梁施工  27-28
  2.9 小结  28-29
第3章 桥梁抗震理论  29-39
  3.1 引言  29
  3.2 地震作用下结构反应分析理论  29-31
    3.2.1 静力理论  29
    3.2.2 反应谱理论  29-30
    3.2.3 动力时程分析理论  30-31
    3.2.4 随机振动理论  31
  3.3 非线性动力分析方法  31-38
    3.3.1 基本方法  32-33
    3.3.2 恢复力模型  33-35
    3.3.3 桥梁工程中的非线性问题  35-38
  3.4 阻尼问题  38
  3.5 本章小结  38-39
第4章 地震动输入  39-41
  4.1 概述  39
  4.2 抗震设防目标  39-40
  4.3 地震动加速度时程的获取方法  40
  4.4 本章小结  40-41
第5章 MIDAS/CIVIL程序简介  41-53
  5.1 概述  41
  5.2 梁单元及内力输出符号的确定  41-42
  5.3 程序中提供的滞回模型  42-47
  5.4 程序提供的时程分析类型和动力方程解法  47-51
    5.4.1 时程分析类型  48
    5.4.2 动力方程的解法  48
    5.4.3 关于加载顺序选项  48-49
    5.4.4 关于阻尼的计算  49-51
  5.5 程序中的非线性计算方法  51
  5.6 关于直接积分法中的时间积分参数  51-52
  5.7 本章小结  52-53
第6章 动力特性分析  53-67
  6.1 概述  53
  6.2 桩─土共同作用模型  53-59
  6.3 全桥有限元模型  59-60
  6.4 全桥动力特性分析  60-66
    6.4.1 不同边界条件下的动力特性比较  60-61
    6.4.2 全桥动力特性  61-66
  6.5 本章小结  66-67
第7章 地震反应分析  67-89
  7.1 概述  67
  7.2 纤维单元的特性  67-70
  7.3 地震动输入  70-74
    7.3.1 地震反应谱  70-71
    7.3.2 水平地震动时程  71-74
  7.4 地震反应谱分析与时程分析的比较  74-89
第8章 结论及展望  89-90
致谢  90-91
参考文献  91-92
个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果  92

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 结构原理、结构力学 > 桥梁振动及减振设备
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