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深软场地上考虑SSI效应时斜拉桥地震反应及被动控制研究
| 论文题名： | 深软场地上考虑SSI效应时斜拉桥地震反应及被动控制研究 |
| 关键词： | 深软地基;SSI效应;斜拉桥;地震反应;被动控制;粘滞阻尼器 |
| 摘要： | 土与结构动力相互作用问题，尤其是大跨桥梁结构与深软地基动力相互作用问题，一直是学术界非常棘手而热门的话题。我国目前在建或已建大跨桥梁，在选址上多跨越了江河湖泊，而江河湖泊所处的深软场地对于桥梁抗震是个不利的因素。由于深软场地卓越周期较长，将使得基岩地震动经过土层介质后主要以长周期分量为主，这就可能接近大跨桥梁的自振周期，从而产生非常不利的共振现象。但是受到计算条件的限制，目前做法仍是用采用弹簧-质量系统模拟地基土体，这种方法简单易行，但是不能反映土体的非线性动力特性，因此也不能模拟强震下深软土-桥梁结构的动力相互作用。 本文以某工程为背景，选取典型的Ⅲ、Ⅳ类深软场地，采用一种能够合理模拟深软场地非线性特性的土体粘塑性动力本构模型，基于有限元软件ABAQUS建立了深软场地上软土-桩基-斜拉桥分析模型，对深软土-桩基-斜拉桥相互作用体系进行了水平地震荷载下的三维有限元分析。通过对比两类场地上考虑动力相互作用(ssi)和不考虑动力相互作用(nossi)时斜拉桥地震反应的计算结果，研究了深软场地-桥梁结构动力相互作用问题。此外，在斜拉桥上加入粘滞阻尼器，对比了刚性和柔性地基下的减震效果，初步讨论了动力相互作用效应对斜拉桥被动控制的影响。得出的主要结论如下： (1)土-结构动力相互作用对横桥向地震反应具有更大的影响。同样的地震动输入，当顺桥向输入时，两类场地上考虑动力相互作用时桥梁主要部位内力均比不考虑相互作用有明显增大；当横桥向输入时，两类场地上考虑动力相互作用后无论是内力还是位移的变化规律都较纵桥向输入时复杂，输入el波时，土体的存在减小了结构的反应。 (2)本文多数情况下考虑土-结构动力相互作用时桥梁主要截面内力反应均有所增大，但是在个别地震动输入下，考虑相互作用后桥梁结构反应减小了，表明基岩地震动输入的频谱特性对相互作用系统的影响很大。另外，总体上看，地基土变软时，土体-桥梁动力相互作用更加明显，桥梁结构内力反应增大。 (3)采用粘滞阻尼器不仅能减小斜拉桥主要截面纵向位移反应，而且能降低桥梁结构内力反应，因此是一种很好的桥梁被动控制手段；然而，刚性地基和柔性地基下的减震效果差异较大。刚性地基假设下高估了阻尼器对桥梁的被动控制效果，而这种被高估的被动控制方法，用在柔性地基上可能对桥梁结构产生负面效果。 |
| 作者： | 张博 |
| 专业： | 防灾减灾工程及防护工程 |
| 导师： | 宰金珉;庄海洋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京工业大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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