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基于LRB恢复力双向耦合的隔震连续梁桥地震响应研究
| 论文题名： | 基于LRB恢复力双向耦合的隔震连续梁桥地震响应研究 |
| 关键词： | LRB隔震连续梁桥;双向耦合恢复力模型;地震响应;结构动力特性 |
| 摘要： | 采用Bouc-Wen双向耦合恢复力模型模拟LRB的力-位移滞回非线性特性，运用有限元软件ANSYS分别建立非隔震与LRB隔震连续梁桥有限元模型，通过对两类模型的结构动力特性分析(模态分析)，提取结构动力特性矩阵。 为验证所提取的结构动力特性矩阵的正确性，编制了用于结构模态分析的MATLAB程序，并与ANSYS模态分析所得到的模态进行了对照。结果表明：两种软件计算得到的模态非常接近，验证了非隔震与隔震连续梁桥模型的正确性，从而验证了所提取的质量、刚度和阻尼矩阵的正确性。对所提取的动力特性矩阵根据课题内容，进行了适当的自由度削减和矩阵整合，得到了最终的总体质量矩阵、总体刚度矩阵和总体阻尼矩阵。 运用达朗贝尔原理，建立全桥离散系统单质点受力平衡方程，从而推导出了包含LRB贡献在内的全桥非线性动力方程。考虑到全桥动力方程的非线性，采用四阶显式Runge-Kutta迭代法求解LRB非线性滞回恢复力列向量，采用Newmark时间积分法求解增量形式的全桥非线性动力方程，编制了用于非线性时程分析的MATLAB程序。 以三跨连续梁桥为算例，分析了三维与一维地震激励对结构地震响应及隔震率的不同影响；比较了是否考虑LRB恢复力双向耦合作用对隔震桥梁地震响应的不同影响；比较了LRB和RB隔震桥梁地震响应的差异；通过改变LRB初始刚度、硬化比和屈服强度等来探讨LRB参数对隔震桥梁地震响应的影响；通过改变桥墩与桥台处铅芯总屈服强度的比值来确定墩、台处LRB最优布置方案；通过调整墩截面积、墩高和场地类型、地震烈度来得出桥墩刚度和地震波特性对结构地震响应及隔震率的影响规律。 采用自编MATLAB程序对以上影响因素进行了非线性时程分析，分析结果表明：三维地震激励可能对结构产生更大的地震响应；LRB与RB相比，前者能更好的控制梁体位移和降低结构的地震响应；不考虑LRB恢复力的双向耦合作用会较大的低估LRB自身位移；增加LRB初始刚度可以有效抑制梁体位移；增大LRB硬化比，梁体位移先减小后增大，其它关键部位的响应一直减小，故LRB存在最佳硬化比；增大LRB屈服强度，可以降低梁体位移，但会引起其它关键部位响应的增大，故LRB存在最优屈服强度；合理布置墩、台处的LRB，可以有效分配墩、台间的地震作用；桥墩刚度增大到一定程度后，隔震率增加不明显；LRB隔震桥梁不适合修建在软土地基上；高烈度区发生地震时，易使LRB隔震桥梁产生过大梁体位移。 |
| 作者： | 马涌泉 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 陈水生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华东交通大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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