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考虑桩-土-结构共同作用的周期性高架铁路的抗震分析
| 论文题名： | 考虑桩-土-结构共同作用的周期性高架铁路的抗震分析 |
| 关键词： | 周期性高架铁路;桩-土-结构;传递矩阵方法;序列Fourier变换;边界元法;超元胞方法;抗震分析 |
| 摘要： | 本文建立了在地震波作用下，考虑桩土结构共同作用的周期性高架铁路(PV)及带缺陷的周期性高架铁路(DPV)的动力响应计算模型。本文主要研究内容如下: (1)空间简谐地震波作用下周期性高架铁路的动力响应计算模型 为了考虑桩土共同作用的影响，首先，利用序列Fourier变换和边界元法建立了支撑高架铁路周期性排桩的波数域内的边界元法(WDBEM)模型。根据此模型可得桩基础的柔度。利用桩基础的柔度，梁和墩的传递矩阵，梁-梁-墩(BBP)接头的连接条件及高架铁路的周期性条件，得到了简谐地震波作用下周期性高架铁路在波数域内的动力响应。基于所建立的模型，对不同入射角地震波入射时周期性高架铁路的动力响应进行了研究。数值结果表明:当入射地震波的频率为高架铁路特征波通带边缘频率时，高架铁路会发生共振;当特征波的相速度和地震波的视速度一致时，也会引起共振，此时，共振频率位于通带内。此外，本文还对周期性高架铁路的几何和材料参数对其动力响应的影响进行了研究。 (2)任意地震波作用下周期性高架铁路的动力响应计算模型 对任意地震波，由于不能直接利用高架铁路的周期性条件简化动力分析。本文通过引入序列Fourier变换，把空间域内的任意地震波，变换为空间域内一系列简谐波的叠加。利用上述周期性高架铁路波数域内的计算模型，可确定简谐地震波分量所引起的周期性高架铁路的波数域内的动力响应，对周期性高架铁路波数域内的动力响应进行序列Fourier逆变换可得高架铁路对任意地震波的动力响应。数值结果表明，对频率位于禁带内的地震波，远离振源的高架铁路的动力响应快速衰减;对频率位于通带内的地震波，由于第三种特征波衰减很慢，因此响应会沿高架铁路传播很远。 (3)空间简谐地震波作用下缺陷跨周期性高架铁路的动力响应计算模型 几何或材料参数不同于周期性高架铁路标准跨的跨称为缺陷跨。利用上述周期性高架铁路波数域内的计算模型，周期性高架铁路的特征波解以及传递矩阵方法，建立了缺陷周期性高架铁路在空间简谐地震波作用下的动力响应计算模型。此外，还建立了带缺陷跨周期性高架铁路的超元胞方法，并研究了带缺陷跨周期性高架铁路的动力响应和超元胞缺陷态的关联。数值结果表明，在简谐地震波作用下，缺陷跨的存在使得缺陷跨附近跨的动力响应显著增加;此外，当地震波的频率与缺陷态频率一致时，缺陷周期性高架铁路会产生额外的共振。 |
| 作者： | 何承勇 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 陆建飞 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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