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大跨连续刚构桥动力特性及地震响应分析
| 论文题名： | 大跨连续刚构桥动力特性及地震响应分析 |
| 关键词： | 大跨连续刚构桥;反应谱分析;时程分析;桩-土效应;行波效应;动力特性;地震响应 |
| 摘要： | 本文以我国西南地区某特大三跨连续刚构桥为实际工程背景,对其依进行动力特性分析、反应谱分析和时程分析,分析其抗震性能。主要内容如下: (1)参阅国内外关于刚构桥的文献,总结此类桥梁的结构特点、发展历程、震害特征、抗震设计方法以及研究现状。 (2)利用MIDAS软件建立了大桥的两种有限元分析模型,即墩底固结模型A和桩—土效应模型B,仅对第一种模型作动力特性分析。分析结果显示:模型A的基本振型型为顺弯振型,基本频率为0.330316Hz,频率较小说明该桥梁体系的柔度较大,在地震作用下的变形会很大。该桥的桥墩较高导致整个体系的水平方向刚度较小,在受到外力时,桥梁更容易发生横向和纵向的摆动。横向刚度相对于纵向刚度较弱。 (3)对模型A和模型B进行反应谱分析,对比两者的分析结果,指出桩—土效应对此类桥梁抗震设计的影响。在地震作用下,大跨连续刚构桥的地震响应以反应谱输入方向为主,可以利用其桥墩的柔性来适应地震作用。主梁的横向约束偏弱,主梁位移相对主墩位移较大,在抗震设计时可以考虑在引桥桥墩处设置阻尼支座,通过内力分配来减小桥墩的内力的同时也可以保证桥墩刚度。模型A计算结果偏于安全,但是会造成材料浪费,不利于经济设计;模型B计算结果对桥墩有利,但对主梁不利。 (4)选取合适的地震波,对大桥进行时程分析,并分析反应谱分析的局限性。地震波选用调幅后的El-Centro波、Taft波、兰州波,在进行单点激励时,结果表明Taft波和El-Centro波的频谱特性更为适合本桥模型,桥梁抗震设计时,地震波的选取特别是要频谱特性的影响至关重要。反应谱分析方法对于高阶振型反应不显著的桥梁结构来说足够准确,但对于柔度较大的结构来说,反应谱分析方法偏于保守。竖向地震动输入使该桥的桥墩轴力和跨中竖向位移增大,在大跨桥梁的抗震设计时考虑竖向地震动输入是十分必要的。 (5)考虑行波效应,把同一地震波,按不同的波速输入,对大桥进行非一致激励分析,研究不同的波速对地震响应规律的影响。分析发现该桥对行波效应比较敏感。相对于一致激励,距震源较近的桥墩位移略有增大,较远的桥墩位移减小,但不同的波速激励下的地震响应又有所差异,有明显的延滞效应;随输入的波速逐渐增大,行波效应对大桥的影响不断减弱,当输入的波速足够大时,桥墩地震作用响应与一致激励分析的结果基本一样。一致地震激励下分析用于桥墩的抗震设计是足够准确的,但用于主梁截面则不再准确。在设计高墩大跨刚构桥时应重视行波效应对结构的影响 |
| 作者： | 刘书明 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 高大峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安建筑科技大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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