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爆破地震波作用下斜拉桥的动力响应及桩土效应的影响研究

作　者: 翁憬
导　师: 黄平明；王蒂
学　校: 长安大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 爆破地震斜拉桥动力响应反应谱时程分析桩土效应
分类号: U441.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

爆破震动下结构的响应是一个极其复杂的问题,它不但与爆破强度、爆源与结构物的距离(爆心距)有关,而且与振动的传播介质、承受振动的结构物本身的动力特性等有直接关系。爆破震动的结构响应因其影响因素很多,很难用数值方法进行模拟,目前,工程界基本上还是依据试验观测,相关的研究非常有限,受研究手段和方法的限制,无论在深度还是广度上都显得较为肤浅和粗糙。然而随着爆破工程在交通运输建设上的广泛应用,非常有必要对作为重要交通设施的桥梁结构的爆破震动响应进行深入的研究。本文以斜拉桥作为研究对象,针对其爆破震动响应情况进行了研究。考虑到地基—桩基础—桥梁结构的振动的密切关系,本文在分析研究中考虑它们之间的动力相互作用,将桩土效应作为主要的考虑因素,建立了实例结构的三个有限元模型,结合斜拉桥动力特性及动力分析方法等研究现状,分别采用反应谱以及动力时程分析方法,对斜拉桥结构进行了相关的爆破地震响应分析,并在此基础上对斜拉桥在爆破地震作用下的破坏形式进行了讨论,提出了结构震害的防护措施。本文的主要工作和研究成果包括以下几个方面：1、概述了爆破地震波的形成、种类、基本特性、传播规律、影响因素等基本理论；介绍了结构动力响应分析的理论基础,给出了单自由度体系和多自由度体系动力分析的基本公式和计算方法,分析了爆破震动的结构响应计算方法,着重研究了反应谱法和时程分析的基本理论。2、对土-基础-桥梁结构之间的动力相互作用问题进行了介绍,详细研究了有限元分析中桩土的建模方法,在此基础上提出了本文考虑桩土效应的结构有限元建模方法,并对其数据计算和软件应用进行了实践。3、运用midas程序分别对文中的塔梁固结体系斜拉桥建立了三种计算模型,随之进行了结构的自振特性分析,得出了桩土效应对本桥自振特性的影响。4、考虑桩土效应,结合反应谱分析方法和CQC振型叠加方法,探讨了4种抗爆地震设计反应谱作用下斜拉桥的主梁位移、塔顶偏位、主梁内力、索力等的响应规律,并与未考虑桩土效应的结果进行对比,研究地基-桩基-结构之间的动力相互作用对结构的影响规律。5、应用实测爆破震动时程曲线对本文建立的三个模型进行了爆破地震动力时程分析,并与反应谱分析结果进行了比较,得出了结构位移和内力响应的差异。6、对斜拉桥在爆破地震作用下的破坏形式进行了总结和分析,提出了一些行之有效的主动、被动防护措施。

爆破地震波作用下斜拉桥的动力响应及桩土效应的影响研究

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