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近断层地震动作用下大跨悬索桥地震响应及减隔震措施研究
| 论文题名： | 近断层地震动作用下大跨悬索桥地震响应及减隔震措施研究 |
| 关键词： | 大跨悬索桥;近断层地震动;脉冲参数;减隔震措施;有限元分析 |
| 摘要： | 大跨度悬索桥作为生命线工程，一旦遭遇地震等极端荷载产生破坏，将会造成巨大社会影响。因此，有必要对大跨悬索桥的抗震性能进行系统性研究。本文以川藏铁路上某大跨悬索桥为工程背景，计算分析大跨度悬索桥在近断层地震作用下的地震响应以及不同减隔震装置配合使用的减隔震效果，主要内容包含以下几个方面： （1）基于实际工程，利用ANSYS有限元分析软件，以成桥时结构自平衡状态为目标，通过编写缆索结构自动找形程序，完成缆索结构的初始状态确定。并选择合适的单元和边界条件，建立三维空间有限元模型，并开展对结构自振特性分析。 （2）以建立的三维有限元模型为基础，将从地震动数据库中选择的天然地震动作为动力荷载，分析近断层脉冲效应和上盘效应对桥塔顺桥向位移、弯矩和加劲梁顺桥向位移的影响。结果表明，在具有脉冲效应和上盘效应的近断层地震动作用下，桥塔响应和主桁梁响应均大于不具有前述效应的近断层地震作用时的响应。此外，结构响应峰值受具有上盘效应的近断层地震动的影响大于具有脉冲效应的近断层地震动。 （3）为探究脉冲速度峰值、脉冲频率、脉冲峰值衰减速率和脉冲相位角四个参数对结构响应规律的影响。利用等效速度脉冲模型，分别模拟不同脉冲参数的近断层脉冲型地震动。并以不同脉冲参数的近场地震波为地震荷载，分析计算结构在不同脉冲参数的脉冲型近场地震动作用下的结构响应。结果表明，在不同脉冲参数的合成近断层地震动作用下，结构地震响应表现出较大的差异。出现前述差异的主要原因在于脉冲参数的改变会影响地震波的卓越周期，进而对结构的响应产生影响。并且在所选四类参数中，脉冲速度峰值对于结构响应的影响较为显著，脉冲频率影响次之，而脉冲峰值衰减速率和脉冲相位角对结构响应的影响程度较为接近。 （4）为减小地震能量的输入，保证结构在遭遇强震时的安全使用。提出以拉索支座和粘滞阻尼器配合使用的减隔震措施，并设置拉索支座不同布置的工况，对不同工况进行对比分析，以探索拉索支座最佳布置方式。此外，探究拉索支座拉索的水平刚度和自由行程变化时对减隔震效果的影响。结果表明，在两桥塔处均布置拉索支座时，能有效降低主桁梁的顺桥向位移，但同时会增大桥塔结构的动力响应；拉索支座拉索的水平刚度和自由行程对调节力与位移的平衡十分关键，增大拉索水平刚度和减小拉索自由行程均有利于降低主桁梁的位移，但同时会导致塔梁联系加强，致使桥塔响应增大，故而在使用拉索支座时需合理调整拉索的水平刚度和自由行程。 |
| 作者： | 彭康 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 虞庐松;刘建伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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