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大跨独塔单索面钢桁梁斜拉桥抗震性能研究
| 论文题名： | 大跨独塔单索面钢桁梁斜拉桥抗震性能研究 |
| 关键词： | 斜拉桥;抗震性能;行波效应;场效应 |
| 摘要： | 大跨独塔单索面钢桁梁斜拉桥外型美观、结构新颖，在设计中采用新型设计理念将桥梁美学发挥到了极致。然而目前关于大跨独塔单索面钢桁梁斜拉桥的地震响应及抗震性能评估的研究较少。独特的桥型其地震响应规律也与其他桥型不同，同种桥型的地震响应规律相似，因此，对大跨独塔单索面钢桁梁斜拉桥这种桥型的抗震性能深入研究，可以为后续相似工程的抗震设计提供参考，具有重大工程意义。本文以世界最大跨径的独塔单索面钢桁梁斜拉桥为工程背景，对其抗震性能进行了较为系统性的研究，主要内容与结论如下： 1）将有限元模型计算的前5阶自振模态频率、荷载试验工况关键部位的挠度与应力以及动力荷载工况关键部位的应力与相应的实测数据对比，验证了有限元模型的合理性，然后对比了单索面与双索面两种索面布置形式对大跨独塔钢桁梁斜拉桥动力特性的影响，研究表明，双索面布置虽然可以略微减轻主梁的扭转，但不能避免扭转振型的出现，单索面布置对该桥动力特性造成的负面影响已经被刚度足够且宽度合理的钢桁梁等结构措施弥补。 2）分析了索面布置、主梁高跨比、主塔高跨比、辅助墩位置、主塔刚度、斜拉索刚度、主梁刚度以及结构体系对大跨独塔单索面钢桁梁斜拉桥地震响应的影响。研究表明，对于大跨独塔钢桁梁斜拉桥这种桥型，主梁标准宽度在24m时，可以采用单索面布置，若主梁标准宽度在36m时，采用双索面布置更佳；适当增加主塔有效高度、调整辅助墩位置、增大主梁刚度可以提升大跨独塔单索面钢桁梁斜拉桥抗震性能；为确保其抗震性能，主梁高跨比应控制在1/26.00左右，主塔刚度系数应控制在0.9-1.1区间；采用半漂浮体系十分合理，不宜采用漂浮体系。 3）研究了行波效应和局部场效应对大跨独塔单索面钢桁梁斜拉桥地震响应的影响。研究表明，主塔纵向剪力、主梁轴力、主梁竖向位移响应并不是一致激励时最大，大跨独塔单索面斜拉桥地震响应分析时，必须考虑行波效应；当场地不一致时，桥梁的地震响应与一致激励时不同，抗震分析时应考虑局部场地效应；高波速对局部场地效应敏感程度大于低波速，高波速地震分析时更应注意局部场地效应对大跨独塔单索面钢桁梁斜拉桥地震响应的影响。 4）改进了大跨独塔单索面钢桁梁斜拉桥抗震性能评估方法，对其抗震性能进行了评估。研究表明，引入的空间效应系数使特殊桥梁抗震性能评估更加准确；当震中位于其下方时，大跨独塔单索面钢桁梁斜拉桥能抵抗震中烈度约为8.8度的纵向地震，震中烈度约为8.4度的横向地震；大跨独塔单索面钢桁梁斜拉桥承受竖向地震的能力较强，能承受震中烈度约为10度的竖向地震。 |
| 作者： | 曾渝茼 |
| 专业： | 土木工程;桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 曾勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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