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非一致激励下CFST拱桥随机地震响应及消能减震研究
| 论文题名： | 非一致激励下CFST拱桥随机地震响应及消能减震研究 |
| 关键词： | 钢管混凝土拱桥;地震响应;液体粘滞阻尼器;桥梁结构;随机激励;消能减震 |
| 摘要： | 地震波在沿大跨度桥梁结构传播时，由于其自身的多维性、不确定性和空间变化特性，桥梁各支座将会发生不一致的运动。主要表现为局部场地效应、行波效应以及部分相干效应。因此，对于大跨度钢管混凝土拱桥，研究其在多维非一致激励下的随机平稳地震响应，具有重要的理论意义和工程价值。本文从非一致随机激励的构造出发，对一座钢管混凝土拱桥在多维随机地震下的响应规律进行研究。最后构造出相应的目标函数，用于对拱桥进行耗能减震装置的参数优化，具体内容如下： 首先，利用功率谱和规范反应谱之间的转换关系，使用最小二乘法来拟合地震动模型参数。同时考虑局部场地效应、行波效应和部分相干效应，构造出符合具体工程实例所处场地条件的功率谱密度函数曲线。 其次，建立符合工程实际的钢管混凝土拱桥有限元模型，使用虚拟激励法，数值仿真了该桥在多维非一致随机激励下的动力特性。同时对比其在单维、多维一致激励下的地震响应。分析结果显示，地震动空间特性对钢管混凝土拱桥的影响主要体现在局部场地效应中，在实际抗震设计中应该予以重视。 最后，对安装液体粘滞阻尼器的钢管混凝土拱桥进行阻尼器参数优化，随机时域激励采用基于物理模型的随机 Fourier谱来合成。同时基于能量耗散和结构控制指标，构造出四个评价函数作为优化设计的目标函数。对比两个考虑能量的评价函数组合与传统的控制评价函数，最终得到阻尼器的优化参数。整个优化过程表明，优化后的阻尼器参数对钢管混凝土拱桥在多种地震波下均具有良好的减震效果。引入能量耗散指标后，评价函数可以避免传统优化指标极端取值的缺点，最终优化结果将更具经济性和实用价值。 |
| 作者： | 刘屺阳 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 狄生奎 |
| 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 |
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