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地震作用下隔震梁桥体系动力特性研究

作　者: 贺延鹏
导　师: 林家浩
学　校: 大连理工大学
专　业: 工程力学
关键词: 桥梁隔震支座精细积分法虚拟激励法空间效应
分类号: O327
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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引　用: 2次
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内容摘要

社会经济的发展使得越来越多的桥梁出现在世界各地。桥梁结构作为生命线工程之一,无论在平时还是在紧急情况下,都是公路铁路交通的咽喉,其结构安全至关重要。特别是近些年,我国地震灾害频发、破坏增大,如何保证桥梁能在地震中有效的抵御地震动的破坏、减少次生灾害的发生,并确保在抗震救灾中能够发挥其枢纽作用,成为桥梁工程所面临的一个重要问题。传统的抗震思想是通过加强自身的强度来实现抗震,但是很多时候这种“硬碰硬”的抗震效果并不理想,随着隔震技术的蓬勃发展以及隔震桥梁在地震中出色的抗震表现,越来越多的桥梁结构都采用了隔震技术,隔震技术是将受保护的结构与可能引起破坏的地面运动尽量的隔离开来,通过“以柔克刚”来达到抗震的目的。桥梁的抗震分析方法是桥梁抗震设计的前提和基础,本文首先介绍了常用的反应谱法、时程分析法和随机振动法,并重点介绍了稳定性好、精度高的时域精细积分法,以及随机振动的虚拟激励法,虚拟激励法突破了随机振动计算效率低下的瓶颈,并易于求解多点激励问题。目前我国很多隔震桥梁都采用了铅芯橡胶支座作为隔震装置,但是不同的桥梁选取参数不同的铅芯橡胶支座在地震激励下对桥梁的隔震效果来说可能相差很大,本文较为系统的研究了连续梁桥隔震效果的影响因素,为桥梁隔震设计提供了有益的参考。跨度较大桥梁的地震响应分析需要考虑三种空间效应：行波效应、部分相干效应和局部场地土效应。随机振动的虚拟激励法是一种高效、精确的随机振动方法,可以快速准确的进行线性桥梁地震响应分析,目前已经成功的应用于考虑地震空间效应线性桥梁的抗震分析中,但是将虚拟激励法应用于跨度较大的隔震桥梁还比较少。本文将铅芯橡胶支座采用等效线性化模型,应用虚拟激励法进行了考虑地震三种空间效应对隔震连续梁桥动力响应影响的探讨,在保证求解精度的情况下较好地提高了计算效率,为研究空间效应对铅芯橡胶支座隔震连续梁桥的影响提供了一些有益的参考。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-16
  1.1 引言  9
  1.2 研究背景及意义  9-10
  1.3 桥梁隔震的应用及发展  10-14
    1.3.1 桥梁隔震基本原理  10-11
    1.3.2 桥梁隔震装置简介  11-13
    1.3.3 隔震技术应用发展  13-14
  1.4 本文主要工作内容  14-16
2 桥梁地震反应分析方法  16-27
  2.1 引言  16
  2.2 反应谱方法  16-19
  2.3 时程分析法  19-22
    2.3.1 时程分析法概述  19
    2.3.2 精细积分法基本原理  19-20
    2.3.3 常用的精细积分格式  20-22
  2.4 随机振动的虚拟激励法  22-26
    2.4.1 虚拟激励法概述  22
    2.4.2 虚拟激励法基本原理  22-26
  2.5 本章小结  26-27
3 连续梁桥隔震效果影响因素研究  27-45
  3.1 引言  27
  3.2 计算模型及运动方程的建立与求解  27-35
    3.2.1 铅芯橡胶支座模型  27-31
    3.2.2 桥梁模型  31
    3.2.3 运动方程的建立及精细积分法实施过程  31-35
  3.3 数值分析  35-44
    3.3.1 算例  35
    3.3.2 地震波的影响  35-38
    3.3.3 支座硬化比的影响  38-42
    3.3.4 支座屈服强度的影响  42-43
    3.3.5 桥墩高度的影响  43-44
  3.4 本章小结  44-45
4 空间效应对隔震连续梁桥的影响  45-62
  4.1 引言  45
  4.2 空间效应下地震动模型  45-50
    4.2.1 地面加速度功率密度函数模型  46-47
    4.2.2 影响地面空间变化效应模型  47-50
  4.3 应用虚拟激励法求解多点激励运动方程  50-52
    4.3.1 多点激励运动方程建立  50
    4.3.2 铅芯橡胶支座的随机等效线性化  50-51
    4.3.3 应用虚拟激励法求解运动方程  51-52
  4.4 随机振动的最大反应估计  52-54
    4.4.1 Davenport方法  52-53
    4.4.2 Vanmarcke方法  53-54
  4.5 数值算例  54-60
  4.6 本章小结  60-62
结论  62-64
参考文献  64-67
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  67-68
致谢  68-70

地震作用下隔震梁桥体系动力特性研究

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