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下承式钢管混凝土拱桥动力特性与抗震分析
| 论文题名： | 下承式钢管混凝土拱桥动力特性与抗震分析 |
| 关键词： | 钢管混凝土拱桥;动力特性;反应谱分析;时程分析;行波效应;横撑数量 |
| 摘要： | 目前，拱桥在我国广泛应用，其中钢管混凝拱桥占了相当的数量，然而对钢管混凝土拱桥的动力特性和抗震分析与研究相对其他类型的桥梁而言却较少。近年来，全球地震时有发生，特别是高烈度地震，严重的危害着人们的财产和生命安全。在地震时若桥梁结构发生破坏，将会使交通中断，短时间修复困难，延缓抗震救灾，将使次生灾害加重，从而进一步加重了地震灾情。为此，有必要研究此类桥型的动力特性与抗震性能，以便深入了解其动力特性与地震反应特性，从而建立合理的桥梁抗震结构体系，采取有效的抗震措施，为桥梁抗震设计与分析提供科学的依据。 本文在国内外有关研究成果的基础上，以某下承式钢管混凝土拱桥为工程背景。利用大型有限元分析软件建立了某下承式钢管混凝土拱桥的空间有限元计算模型，进行了动力特性分析；通过改变不同构件的刚度，分析了下承式钢管混凝土系杆拱桥不同构件对其动力特性的影响；通过改变横撑数量及布置型式，探讨了横撑布置的部位与型式对此类桥梁动力特性的影响。研究表明横撑主要影响拱肋横向振动与扭转振动；靠近拱脚的横撑对抵抗低阶拱肋面外振动的贡献大；拱顶横撑对低阶拱肋面外振动影响较小，但对高阶振动影响较大；横撑主要影响的是本跨的动力特性，对其他跨几乎没有影响；“(米)”形横撑优于K形横撑。纵梁、桥面板对竖向振动及抗扭性能的影响较大，对拱肋横向振动的影响不大；横梁对抗扭性能有较大的影响，对拱肋面外振动和竖向振动影响不大；吊杆、系杆对动力特性影响很小，可以忽略不计。 采用公路桥梁抗震细则规定的标准加速度反应谱作为输入的谱曲线，分别输入了顺桥向、横桥向、竖向和三种多维组合加速度反应谱，分析了桥梁结构在各反应谱输入作用下，各关键部位的位移及内力响应。采用时程分析法分析，考虑在一致激励下，从顺桥向、横桥向、竖向和三种多维组合下输入地震波，分析桥梁结构在各向地震波作用下，各关键部位的位移与内力时程响应。考虑顺桥向行波效应，在不同波速的地震波作用下，研究了桥梁结构的关键部位在考虑行波效应下的时程响应。对比分析了反应谱法与时程分析法的计算结果。研究表明横桥向地震作用下，拱肋发生横向振动。顺桥向与竖向地震分别作用下，拱肋发生纵向振动和竖向振动。地震作用下，拱肋横向最大位移发生在拱顶位置；顺桥向与竖向最大位移大多发生在约1/4拱位置。拱肋内力沿拱肋基本呈对称变化，最大值通常在拱脚位置。在设计与分析中，应该考虑多维地震的作用以及行波效应对桥梁结构的影响。 |
| 作者： | 高忠虎 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 狄生奎 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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