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大跨连续CFST拱桥地震反应分析
| 论文题名： | 大跨连续CFST拱桥地震反应分析 |
| 关键词： | 多跨钢管混凝土拱桥;时程分析;大质量法;一致激励;行波效应;多点激励;几何非线性;地震反应 |
| 摘要： | 本文首先介绍了有关抗震分析的三种计算方法：反应谱法、时程分析法、随机振动法。然后为了研究和介绍大跨度桥梁的多点激励分析问题，基于时程分析理论，应用直接加速度法和大质量法，通过对两种简化模型的分析，探讨了空间变化效应对结构地震响应结果的影响；研究了激励输入模式、不同地震波、波速、几何非线性、波的输入方向等因素对地震响应的影响规律；基于大质量法的计算原理，在Midas/Civil有限元软件平台上实现了多点激励下大跨度桥梁的地震反应分析。讨论了行波效应和多点激励在结构抗震分析中的输入模式，主要探讨了大质量法的应用问题。分析结果表明：在地震激励下，边跨的关键点也可能成为大跨连续拱桥的控制点，在工程设计中应该引起重视。在不同地震激励模式作用下地震响应差别很大，尤其是行波效应可以改善固定墩受力，因此考虑三维地震、行波激励和多点激励更为合理。深入研究桥梁抗震性能对确保桥梁安全性尤为重要，本文以3跨连续下承式钢管混凝土系杆拱桥为工程背景，以大型有限元分析软件Midas/Civil为平台，对该桥进行地震反应分析。主要研究内容包括： 1.采用有限元分析软件Midas/Civil，通过适当简化建立了拱桥的结构模型，作为进行动力分析的基础，分析了拱桥的自振特性。 2.建立相应动力学方程来描述大跨度拱桥的动力性能，并选用适当的求解方法对问题进行求解。 3.选用经过幅值调整的天津波、Taft波和EI-Centro地震波三种加速度时程曲线，对拱桥空间有限元模型进行考虑几何非线性的一致激励、行波激励下的地震时程响应分析。 4.分别沿模型的纵向、纵向加横向及三维方向输入修正后的加速度曲线，进行了地震时程响应分析，得到了有限元模型对应控制截面的应力和位移响应。 5.考虑非一致激励行波效应，进行一致激励和非一致激励地震动加速度时程输入，对不同波速激励下地震时程反应进行对比分析，探讨了地震动空间变异性对大跨桥梁在地震作用下反应的影响。 6.采用反映地震动空间和时间变异性的人工地震波，对大跨拱桥空间有限元模型进行在一致激励、行波激励和多点激励下的地震时程反应分析，并比较了不同地震激励下时程分析结果，主要探讨了大质量法的应用问题。 |
| 作者： | 刘小伟 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 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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