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斜拉桥横向地震响应特征及合理抗震体系研究
| 论文题名： | 斜拉桥横向地震响应特征及合理抗震体系研究 |
| 关键词： | 斜拉桥;地震响应;抗震体系;粘滞阻尼器 |
| 摘要： | 随着中国经济的快速发展，中国的基础设施建设取得了很大的进展。地震作为一种不可抗力因素，对桥梁结构有很大的破坏力，尤其是大跨度斜拉桥。对于大跨度斜拉桥抗震性能的研究，国内外研究人员做了大量的工作，纵向抗震问题是研究的焦点，但工程实践表明横向抗震问题也非常突出。本文着重研究了斜拉桥的横向地震响应特征及其合理约束抗震体系。本文的主要研究工作与结论如下: 首先，针对某大跨双塔斜拉桥的初始横向固定约束体系（即主梁在主塔、辅助墩和过渡墩处均为横向固定约束），采用SAP2000建立了有限元分析模型，基于非线性时程分析法研究了桥梁横向地震响应特征，包括主塔和桥墩的地震内力响应特征、主塔和主梁的地震位移响应特征、球型钢支座的地震剪力和变形响应特征;基于能力/需求比法（C/D ratio）全面评估了桥梁的横向抗震性能，研究表明两侧过渡墩和辅助墩、支座是桥梁的抗震薄弱环节，在地震中最容易发生破坏。 然后，针对桥梁的抗震薄弱环节，对比研究了三种不同的横向约束体系，即横向固定约束体系、横向滑动约束体系以及允许支座破坏的约束体系。探讨了斜拉桥在三种不同约束体系的横向地震响应的变化，并对支座破坏后的摩擦系数进行参数敏感性分析。研究表明横向固定约束体系增大了斜拉桥整体横向刚度，导致地震惯性力的增加，从而增大了桥梁整体地震内力响应;横向滑动体系可以明显降低过渡墩、辅助墩的地震内力响应，但是主塔、主梁的位移响应相当大，无法满足横向刚度要求;在允许支座破坏的情况下，球钢支座的摩擦耗能可改善过渡墩和辅助墩的地震响应，同时也能降低主梁和塔顶的横向位移，但对震后的维护和加固提出了更高的要求。 最后，基于上述三种约束体系的对比，提出将粘滞阻尼器用于斜拉桥的横向约束体系，并设置了两种阻尼器的布置工况，即仅辅助墩设置阻尼器和过渡墩+辅助墩均设置阻尼器。采用非线性时程分析方法对两种布置方式分别进行了阻尼器参数的优化分析，优化参数为阻尼系数C和速度指数α，两个参数交叉进行优化。分析表明在辅助墩设置阻尼器的情况下最优参数组合为α=0.3，C=3000;在辅助墩+过渡墩均设置阻尼器的情况下最优的参数组合为α=0.5，C=5000。将这两种最优参数组合下的约束体系与上述三种约束体系进行了对比，最终得到了斜拉桥的合理横向约束体系为在辅助墩设置阻尼器的约束体系。在该体系下桥梁各个墩、塔的地震内力显著减小，塔顶和主梁位移明显降低，支座也满足抗震性能要求。 本文的研究成果可为同类斜拉桥横向抗震设计和评估加固提供参考。 |
| 作者： | 何路平 |
| 专业： | 土木工程；桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 徐略勤 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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