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悬索桥波形钢腹板横梁桥塔抗震性能研究
| 论文题名： | 悬索桥波形钢腹板横梁桥塔抗震性能研究 |
| 关键词： | 大跨悬索桥;波形钢腹板;时程分析;抗震性能;剪力滞 |
| 摘要： | 由于悬索桥具有卓越的跨越能力，现在已经成为在高烈度山区高速公路大跨桥梁中极具竞争力的桥型。然而传统PC横梁悬索桥桥塔重量和刚度都比较大，在地震荷载作用下容易发生破坏，特别是横梁的抗剪验算不容易通过。波形钢腹板PC组合梁具有结构自重轻、刚度小、抗剪承载力高、地震荷载作用下的内力响应小等优点，较符合高烈度地区悬索桥桥塔横梁的受力需求，而现在波形钢腹板PC组合梁抗震性能的研究几乎没有涉及悬索桥桥塔横梁应用的研究内容。所以有必要研究这种结构在地震荷载作用下的受力特点。本论文进行了这方面的探讨和研究，具体研究内容和成果如下: 以某单跨钢桁梁悬索桥为工程背景，在考虑加劲梁与桥塔连接处纵向阻尼器作用，以及桩土之间相互作用的基础上建立相应的悬索桥有限元模型。桥塔分别拟定2道横梁、3道横梁、4道横梁三种不同的横梁方案，每一种方案分为波形钢腹板PC组合梁及PC箱梁两种类型，一共6个不同的桥塔模型，运用时程分析法计算不同横梁类型以及不同横梁数量桥塔在地震荷载的内力响应。 选择地震荷载作用下内力响应最优的3道横梁方案，运用截面抗震分析软件XTRACT分析桥塔不同横梁材料上、中、下横梁的屈服弯矩，结合同一模型不同荷载工况下桥塔的内力响应，对比波形钢腹板PC组合横梁桥塔与PC箱梁桥塔的极限承载力和破坏过程。 运用有限元软件ANSYS建立不同顶底板厚度不同宽跨比的6个模型，计算得出顶底板剪力滞系数。通过对比分析剪力滞系数的大小和分布规律，了解几何构造对波形钢腹板PC组合横梁剪力滞系数的影响，再结合施工现场应变计测试数据校核有限元计算结果。 计算分析结果表明:在相同地震荷载作用下，波形钢腹板PC组合横梁桥塔的最不利弯矩和剪力都明显小于PC横梁桥塔的结果;随着桥塔横梁数量的增加，下、中横梁的最不利弯矩和剪力呈现出逐步增加的趋势;上横梁的最不利弯矩和剪力呈现出逐步减小的趋势;波形钢腹板PC组合梁横梁桥塔相对于普通PC横梁桥塔可以提高桥塔初次发生破坏的荷载强度，有效提高桥塔的抗震极限承载力;波形钢腹板PC组合梁项底板厚度越大，剪力滞效应曲线也就越趋于平均;外侧腹板区域的剪力滞系数随着梁宽度的增加而迅速提高，内侧腹板区域的剪力滞系数随着梁宽度的增加而减小。 |
| 作者： | 殷开维 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 沈锐利 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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