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斜拱曲梁桥的振动台模拟地震试验研究
| 论文题名： | 斜拱曲梁桥的振动台模拟地震试验研究 |
| 关键词： | 斜拱曲梁组合桥;振动台试验;地震响应;拱肋倾角 |
| 摘要： | 桥梁工程是跨越高山河流的重要结构形式，也是运输人员的主要基础设施，地震发生时，桥梁工程的破坏与倒塌不仅直接造成人员伤亡，也会极大地影响灾后的物资运输与人员抢救等救援工作。斜拱曲梁组合桥作为一种景观桥，有着造型美观、结构轻巧等优点，但其特殊的结构形式导致其空间效应突出，倾斜式拱肋处于轴压、面内外弯矩以及扭转耦合受力状态；曲线桥弯扭耦合作用明显，内、外侧支座反力相差较大。与传统的直线拱桥相比，斜拱曲梁组合桥的受力行为复杂，抗震问题突出，具有不可预测性。为此，本文以某拱跨为198m的斜拱曲梁组合桥为研究对象，系统开展了模拟地震振动台试验研究，具体内容如下： （1）基于相似理论，设计制作了一座几何相似比为1:40的斜拱曲梁桥振动台试验模型，采用人工质量相似率确定模型与原型桥相似关系，采用刚度等效原则对曲梁和斜拱截面几何尺寸进行等效；为拱肋专门设计了三种规格的卡槽型配重铅块；修正El-Centro波、Taft波和人工模拟地震波作为台面输入；根据结构受力特点，确定了模型桥的传感器布置方案。 （2）通过模型桥动力扫频试验，获取了模型的自振频率、振型和阻尼比等动力参数。开展了小振（E1）、大振（E2）和巨震（0.4g）下模型桥的地震模拟振动台试验研究，分析了地震波特性、输入方向对模型桥加速度、位移、应变、吊杆索力等地震响应的影响，对斜拱曲梁桥的抗震性能进行了评估。 （3）建立了振动台试验桥梁模型的精细化有限元计算模型，开展了地震响应时程分析，将有限元计算结果与振动台试验结果进行对比分析，验证了有限元计算结果的正确性，以及试验模型和试验测试手段的可靠性。 （4）在原型桥设计的基础上，设计并建立了不同拱肋倾角的斜拱曲梁桥有限元计算模型，进行了参数分析。通过输入El-Centro波、Taft波和人工波，对模型桥进行动力时程分析，深入探讨了斜拱曲梁桥拱肋倾角变化对桥梁自振频率及地震响应特征的影响，发现拱肋倾角的增大会显著增加地震作用下斜拱曲梁桥拱肋的竖向位移响应。 |
| 作者： | 张凯伦 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 刘爱荣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广州大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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