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钢管混凝土拱桥动力特性及地震响应分析
| 论文题名： | 钢管混凝土拱桥动力特性及地震响应分析 |
| 关键词： | 钢管混凝土拱桥;解析法;有限元法;自振特性;地震反应;抗震设计;动力特性 |
| 摘要： | 钢管混凝土拱桥的出现为拱桥的发展注入新的活力,承载力高、较强的跨越能力、抗震性能好和便于施工的优点使得钢管混凝土拱桥日益向大跨度、轻型化方向迈进。随着跨度的增大、结构重量的减轻,很多问题随之而来。钢管混凝土拱桥的抗震、抗风以及车辆荷载的冲击振动等动力学方面的问题尤为突出。本文在系统介绍了拱桥动力学原理和分析方法的基础上,采用有限元建立了拱桥的空间计算模型,分析了下承式钢管混凝土拱桥的动力性能,主要进行以下几个方面的工作: 1.本文以简单空间曲梁入手,利用D'Alembert原理,忽略结构剪切变形和翘曲的影响,建立弹性空间拱的平面振动方程以及空间拱三个线位移自由度和一个转动自由度的非线性动力学方程;并且对方程进行简化,建立圆弧拱平面内线性振动方程,也为弹性空间拱的线性和非线性运动的进一步研究做了必要准备。 2.鉴于解析法理论求解能力的局限性,所以必须通过数值分析方法来求解动力方程。有限元法是在当今科学技术发展和工程分析中获得最广泛应用的数值方法,由于它的通用性和有效性,受到工程技术界的高度重视。本文详细阐述了拱桥结构动力学的有限元法以及求解方法,为下一步对钢管混凝土拱桥进行自振特性和动力响应分析打下理论基础,同时也有助于对分析结果作定性的判断,避免出错。 3.以乌鲁木齐河系杆拱桥为工程背景,采用有限元软件MidasCivil,建立了空间有限元模型,分析拱桥的自振特性;量化了横撑结构、吊杆型式、宽跨比以及拱肋含钢率对结构自振特性的影响规律。 4.采用现有的抗震理论,主要是动态时程分析法,输入调整后的EL-Centro波、SanFernando波和天津波,对下承式钢管混凝土拱桥进行两水准(P1、P2)三向(纵向、横向、竖向)的地震反应分析,分析结果可为同类桥梁的抗震设计提供相关参考。 |
| 作者： | 张洪川 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 王起才 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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