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潜浮式倒悬索跨海大桥地震反应研究

作　者: 邹振东
导　师: 杨吉新
学　校: 武汉理工大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 下部结构 动力特性 反应谱 时程分析
分类号: U442.55
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


地震是一种破坏力巨大又难以预料的自然灾害,特别是对桥梁的震害往往会带来巨大的生命财产损失。因此,对桥梁抗震进行全面、系统的研究将是十分有必要的。大跨度桥梁的抗震设计目前还没有一个统一的标准,而对于潜浮式倒悬索跨海大桥的地震响应分析就更具有意义。下部结构及基础的严重破坏是引起桥梁倒塌,并在震后难以修复使用的主要原因。桥梁墩台和基础的震害是由于受到较大的水平力,瞬时反复振动在相对薄弱的截面产生破坏而引起。所以本文主要对桥梁的下部结构作为研究的主要对象。本文针对国内外关于桥梁地震反应分析在地震动输入、有限元建模及反应谱分析、线性时程分析、研究现状及基本原理进行论述的基础上,以潜浮式倒悬索跨海大桥为工程背景,对大桥的下部结构地震响应展开研究,主要包括如下几个方面的内容。本文建立桥梁下部结构的有限元模型,主要包括桥墩,承台,和桩基。对结构进行静力分析,对结构的合理性进行验证。在谱分析之前,首先进行结构的模态分析,主要考虑了前十阶模态的频率、周期和振型。基于结构的模态分析,在二维地震动输入下,采用反应谱分析方法,研究结构的地震响应特性,分析竖向地震力对桥梁结构反应的影响,主要考虑桥墩和桩基的位移和内力情况。在动态时程分析方面,对输入地震波进行了比选分析,采用调整后地震动输入进行线性时程分析,分析了下部结构关键部位的受力情况,主要有墩顶和墩底的内力和位移,承台的内力和位移,桩顶的内力和位移,桩底的内力。并将其与反应谱法计算结果进行比较,发现均比反应谱分析的结果小,这说明用反应谱方法分析所得结果是偏安全的。按照我国的《铁道工程抗震设计规范》对桥墩所受到的地震力进行了计算,并考虑有水情况下的动水压力,同无水情况进行比较。由于有水的存在,桥墩在顺桥向的周期明显增大;相对无水情况,动水压力在数值上是比较大的,不可忽略其影响;有水情况下,基础顶面的弯矩值比无水情况下要明显减小。以上结果的产生,是由于地震下动水压力的作用,从而改变了桥墩的地震响应。在本文结尾对研究工作进行了总结,给出了研究中的一些结论,并指出了在进一步研究中有待解决的问题。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-18
  1.1 本文研究的目的和意义  10-11
  1.2 地震对桥梁的危害  11-13
  1.3 国内外研究现状  13-17
  1.4 本文主要研究内容  17-18
第2章 桥梁地震反应分析方法  18-24
  2.1 静力法  18-19
  2.2 反应谱法  19-22
  2.3 时程分析法  22-24
第3章 地震反应谱分析  24-46
  3.1 我国抗震设防要求  24-25
  3.2 有限元模型  25-27
    3.2.1 桥梁下部结构概述  25-26
    3.2.2 结构参数  26-27
  3.3 下部结构静力分析  27-31
  3.4 自振特性计算  31-37
  3.5 设计反应谱  37-38
  3.6 地震动输入模式  38
  3.7 反应谱分析  38-46
    3.7.1 ANSYS谱分析方法  38-39
    3.7.2 基本假定  39-40
    3.7.3 计算结果  40-44
    3.7.4 计算结果分析  44-46
第4章 地震动态时程分析  46-65
  4.1 瞬态动力学分析方法  46-48
  4.2 阻尼矩阵的形成  48-49
  4.3 输入地震波的选择  49-52
    4.3.1 地震波的特性以及地震动加速度时程的选择  49-50
    4.3.2 人工合成地震波  50
    4.3.3 输入地震波选择  50-52
  4.4 计算结果  52-63
  4.5 计算结果分析  63-65
    4.5.1 内力分析  63-64
    4.5.2 位移分析  64
    4.5.3 时程响应曲线分析  64-65
第5章 《铁路工程抗震设计规范》方法计算  65-75
  5.1 设计规范计算理论  65-67
  5.2 设计规范计算方法  67-75
    5.2.1 无水情况  67-72
    5.2.2 有水情况  72-74
    5.2.3 计算结果比较  74-75
第6章 结论与展望  75-77
  6.1 全文总结  75-76
  6.2 展望  76-77
参考文献  77-80
致谢  80-81
攻读硕士学位期间发表论文  81
攻读硕士学位期间参加的项目  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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