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原文传递大跨连续刚构桥地震响应分析

论文题名：	大跨连续刚构桥地震响应分析
关键词：	大跨连续刚构桥;地震响应;行波效应;抗震性能;抗震设计
摘要：	国家实施西部大开发战略以来，西部地区的公路交通建设飞速发展。西部地区山高谷深，地形复杂，建设难度大，在其公路和铁路的建设中常常需要用高墩大跨度桥梁跨越深谷、沟壑、江河等复杂地形。预应力高墩大跨连续刚构桥由于其跨越能力较强、整体性能和受力特性好且因其利用悬臂法施工时不需要进行体系转换，方便施工，因而受到桥梁工程师的欢迎而广泛的应用于西部地区的公路桥梁建设中。然而，西部地区属于地震多发地带，一旦桥梁结构在地震中遭受到严重的破坏，其交通生命线将会被切断，将会给震后救灾带来困难，从而导致巨大的经济损失。因此，为保证桥梁在地震中不被毁坏，需要对其抗震性能提出相应的要求。目前相关桥梁抗震规范只适用于单跨跨径小于150m的规则桥梁，因此对于单跨跨径大于150m的刚构桥进行抗震分析研究将十分有必要。　　本文以西部地区某高速公路上一典型的预应力高墩大跨连续刚构桥为具体工程实例，利用MIDAS Civil建立了刚构桥的三维空间有限元动力分析模型，并进行了地震响应分析研究，具体研究内容如下：　　（1）使用多重Ritz向量法对所建刚构桥模型进行了特征值分析，明确了参与计算振型数量，得出了模型的动力特性，对比分析了两个模型的动力特性。根据场地特征，参照《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01-2008)选取了合适的加速度反应谱曲线进行纵、横、竖三个单独方向地震输入下的反应谱分析，考察了刚构桥分别在纵、横、竖三个单独方向地震作用下地震动响应特征。结果表明抗震设计时纵向和竖向地震作用需要重点关注矮墩设计，横向地震作用需要重点关注高墩设计；　　（2）为了更进一步了解刚构桥的地震作用的反应过程，选取合适的地震波进行动力一致激励时程分析。首先，选取统一调幅后三种不同的地震波，从纵向输入，进行不同地震波的时程分析，对比分析不同地震波的地震响应。结果表明幅值相同的不同地震作用下地震响应不同，可见正确选取地震波具有重要意义。其次，选用水平纵横正交方向和纵横竖三个正交方向两种模式输入地震作用，再进一步研究一条地震波多维输入时刚构桥的地震反应。对比分析这两种地震输入方式，考察竖向地震的影响作用。结果表明大跨刚构桥抗震设计考虑竖向地震影响很有必要；　　（3）选取了6组不同波速的地震波作为输入地震波，采用相对位移运动法进行多点激励分析，并与一致激励的反应结果进行对比。以此来考虑行波效应对刚构桥地震响应的影响。结果表明大跨刚构桥在进行抗震设计时忽略行波效应可能造成结构的安全性难以满足，其行波效应的影响需予以考虑。　　本文相关成果可作为该类桥梁在进行抗震设计时一定程度上的参考和建议。
作者：	王润发
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	狄生奎;马国纲
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州理工大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文