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带耗能器的大跨度钢筋混凝土拱桥分析与设计方法研究

作　者: 汪之松
导　师: 李正良
学　校: 重庆大学
专　业: 结构工程
关键词: 大跨度拱桥结构 多点激励 复模态矩阵摄动法 振型分解叠加法 反应谱法。
分类号: U448.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要


大跨度钢筋混凝土拱桥是我国西南地区常见的一种桥梁结构型式。探索更合理、有效、经济的拱桥耐震、减震新途径,为我国拱桥抗震设计提供试验依据和理论参考是本项目的研究目标。本文考虑多点支承激励下带耗能减震装置的大跨度钢筋混凝土拱桥的主结构处于弹性状态,耗能减震装置进入阻尼非线性状态的地震反应。耗能减震结构由于阻尼非线性需要在其模态分析过程中反复求解特征值问题,这是一项复杂而费时的重复劳动。矩阵摄动法是解决这种问题的有力工具。本文推导了适用于非比例阻尼结构的复模态矩阵摄动法,并且针对大跨度拱桥结构的复杂性和阻尼大改变情况分别推导了复模态摄动法的截尾模态展开以及基于一阶摄动法的迭代摄动法。对于常用的强行解耦振型分解法误差较大的情况,推导了强行解耦的一阶摄动修正。通过数值算例表明了通过这些摄动法求得的近似解都可以达到很好的精度。对尼木大桥建立平面杆系模型,并进行振型分解叠加法的时程反应分析。结果表明,加粘滞耗能支撑后,结构的反应明显减小;行波效应对结构的反应是不利的,且拟静力项的影响随着波速的增加而减小;基于强行解耦的一阶摄动修正法给出的近似解有很好的精度。研究了A. Der kiureghian 导出的大跨度结构在多点支承激励作用下的反应谱法。讨论了相关系数的性质,对带耗能器的大跨度结构的反应谱提出修正建议。

全文目录


中文摘要  4-6
英文摘要  6-10
1 绪论  10-16
  1.1 引言  10
  1.2 选题的背景  10-12
  1.3 研究现状  12-14
    1.3.1 消能减震的研究现状  12-13
    1.3.2 大跨度拱桥的地震作用特性与减、隔震控制  13-14
  1.4 本文的研究内容  14-16
2 耗能减震装置的计算模型  16-24
  2.1 引言  16
  2.2 各类耗能器的计算模型  16-24
    2.2.1 粘滞耗能装置  16-17
    2.2.2 粘弹性耗能装置  17-18
    2.2.3 金属屈服型耗能器  18-19
    2.2.4 摩擦型耗能器  19-22
    2.2.5 复合型消能支撑  22-24
3 大跨度耗能减震拱桥的地震反应分析  24-44
  3.1 引言  24
  3.2 大跨度拱桥的耗能减震措施  24-26
  3.3 大跨度耗能减震拱桥的地震反应计算模型分析  26-32
    3.3.1 大跨度拱桥结构的非线性  26
    3.3.2 空间变异地震动场  26-27
    3.3.3 多点激励的振动方程  27-31
    3.3.4 非比例阻尼矩阵的形成  31-32
  3.4 常用的分析方法  32-42
    3.4.1 反应谱分析方法  32-35
    3.4.2 非线性动力时程分析方法  35-36
    3.4.3 非线性静力分析—能力谱方法  36-41
    3.4.4 功率谱方法  41-42
    3.4.5 各种分析方法比较  42
  3.5 小结  42-44
4 基于摄动法的多点激励耗能减震拱桥的振型分解法  44-69
  4.1 引言  44
  4.2 多点激励下耗能减震桥梁的矩阵摄动法  44-60
    4.2.1 孤立特征值问题的矩阵摄动法  45-46
    4.2.2 复模态的矩阵摄动法  46-55
    4.2.3 摄动法的截尾模态展开  55-57
    4.2.4 处理强非线性的迭代摄动法  57-58
    4.2.5 处理非比例阻尼的实模态矩阵摄动法  58-60
  4.3 基于摄动法的多点激励耗能减震拱桥的振型分解法  60-63
    4.3.1 带耗能器的大跨度拱桥有限元模型的建立  60-62
    4.3.2 耗能减震拱桥的地震反应分析  62-63
  4.4 算例  63-67
  4.5 小结  67-69
5 多点激励耗能减震桥梁的反应谱法  69-79
  5.1 引言  69
  5.2 基本方程的求解  69-70
  5.3 稳态随机响应分析  70-72
  5.4 相干函数模型  72-74
  5.5 功率谱密度与相关系数的性质  74-77
  5.6 反应谱法的实现  77-78
  5.7 小结  78-79
6 结语  79-81
  6.1 主要结论  79-80
  6.2 后续工作展望  80-81
致谢  81-83
参考文献  83-87
附录  87-88
独创性声明  88
学位论文版权使用授权书  88

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 各种桥梁 > 桥梁：按结构分 > 拱式桥
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