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大跨度独塔自锚式悬索桥地震反应分析与减隔震措施研究

作　者: 陈国阳
导　师: 杨孟刚
学　校: 中南大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 独塔自锚式悬索桥 地震反应 粘滞阻尼器 铅芯橡胶支座 减隔震
分类号: U442.55
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 93次
引　用: 1次
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内容摘要


近年来,随着我国经济实力的增强和交通发展的需要,自锚式悬索桥发展十分迅速。但针对这种结构的抗震理论和分析尚不够深入和完善,为了保证地震作用下桥梁结构的安全,延长桥梁的使用寿命,对大跨度自锚式悬索桥进行抗震研究是一项非常必要而有意义的课题。本文基于几何非线性有限元计算理论,以佛山平胜大桥为工程背景,对大跨度独塔自锚式悬索桥的地震反应和减隔震措施进行了分析与研究。主要研究内容和成果如下：1.应用大型通用有限元软件MIDAS/Civil,建立了平胜大桥的实桥动力有限元模型和带纵向减隔震装置的动力有限元模型。动力特性分析结果表明,减隔震装置的加入改变了原飘浮结构体系的动力特性,使得第一阶纵飘振型消失,大大提高了桥梁纵向刚度。2.利用反应谱方法和时程分析方法,分析了平胜大桥原飘浮体系结构在纵向地震波和竖向地震波下的地震响应。结果表明主梁和塔顶纵向位移较大,竖向地震波对结构体系的纵向响应影响较小。3.采用正交设计法对粘滞阻尼器的参数进行了优选,对参数优选后的粘滞阻尼器的减隔震效果进行了分析。结果表明在纵桥向地震作用下,粘滞阻尼器减震体系的塔顶纵向位移减小了43.52%,塔梁连接处的纵向位移减小了75.45%,梁端的纵向位移减小了72.43%。4.采用正交设计法对铅芯橡胶支座的参数进行了优选,对参数确定后的铅芯橡胶支座的减隔震效果进行了分析。结果表明在纵桥向地震作用下,铅芯橡胶支座减震体系的塔顶纵向位移减小了35.18%,塔梁连接处的纵向位移减小了63.8%,梁端的纵向位移减小了64.68%。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-23
  1.1 概述  8-11
  1.2 抗震分析的基本理论  11-15
    1.2.1 静力理论阶段  11-12
    1.2.2 反应谱理论阶段  12-14
    1.2.3 动力时程分析理论阶段  14
    1.2.4 基于性能的抗震理论阶段  14-15
  1.3 结构减震控制方法  15-17
  1.4 自锚式悬索桥抗震分析研究现状  17-18
  1.5 铅芯橡胶支座和粘滞阻尼器用于桥梁工程减隔震的研究现状  18-21
    1.5.1 铅芯橡胶支座用于桥梁工程减隔震的研究现状  18-19
    1.5.2 粘滞阻尼器用于桥梁工程减隔震的研究现状  19-21
  1.6 本文研究的目的和意义  21
  1.7 本文主要研究内容  21-23
第二章 铅芯橡胶支座和粘滞阻尼器减震结构的分析方法  23-40
  2.1 铅芯橡胶支座的构造及减震原理  23-24
  2.2 铅芯橡胶支座的力学性能及分析模型  24-27
    2.2.1 铅芯橡胶支座等效线性化模型  24-26
    2.2.2 铅芯橡胶支座的非线性分析模型  26-27
  2.3 粘滞阻尼器的类型、减震原理及力学模型  27-30
  2.4 粘滞阻尼器的恢复力模型  30-33
    2.4.1 线性模型  30
    2.4.2 Kelvin模型  30-32
    2.4.3 Maxwell模型  32-33
  2.5 减震结构的分析方法  33-36
    2.5.1 反应谱分析方法  33-35
    2.5.2 时程分析方法  35-36
  2.6 正交试验设计方法  36-39
    2.6.1 优序法  37-38
    2.6.2 功效法  38-39
  2.7 本章小结  39-40
第三章 大跨度独塔自锚式悬索桥地震反应分析  40-56
  3.1 概述  40
  3.2 佛山平胜大桥的工程概况  40-41
  3.3 空间动力有限元模型  41-43
  3.4 动力特性分析  43-46
  3.5 平胜大桥的地震反应分析  46-54
    3.5.1 反应谱分析法  47-50
    3.5.2 时程分析法  50-54
  3.6 本章小结  54-56
第四章 粘滞阻尼器参数的优选及减震效果分析  56-65
  4.1 采用正交设计法确定粘滞阻尼器的最优参数  56-59
  4.2 参数优选后的减震效果分析  59-63
  4.3 结构阻尼比对减震效果的影响  63-64
  4.4 本章小结  64-65
第五章 铅芯橡胶支座参数的优选及减震效果分析  65-73
  5.1 采用正交设计法确定铅芯橡胶支座的最优参数  65-68
  5.2 参数优选后的减震效果分析  68-71
  5.3 本章小结  71-73
第六章 结论与展望  73-75
  6.1 本文研究总结  73
  6.2 展望  73-75
参考文献  75-80
致谢  80-81
攻读硕士学位期间发表论文及科研情况  81

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 勘测、设计与计算 > 桥涵设计 > 震害分析与抗震设计
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