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矮塔斜拉桥地震响应分析及减隔震研究
| 论文题名： | 矮塔斜拉桥地震响应分析及减隔震研究 |
| 关键词： | 斜拉桥;抗震性能;地震响应;抗震设计;有限元分析 |
| 摘要： | 矮塔斜拉桥是最近20年来兴起的一种新兴桥梁结构形式,其结构受力性能介于斜拉桥与连续梁桥之间。目前对于这种桥型(尤其是独塔单索面矮塔斜拉桥)的地震响应及减隔震研究尚处于起步阶段。研究这种桥型的动力特性与减隔震方法,为其抗震设计提供依据与参考,是一项很有意义的工作。本文以绥江县四方桥为工程背景,采用大型有限元分析软件SAP2000进行了以下研究: (1)分别建立了空间梁单元及板单元计算模型,对比两种模型的自振特性发现:两种模型的前4阶振型基本上相同,且都为弯曲振型,其频率值误差最大不超过1.6％;板单元的第五阶出现扭转振型,之后两个模型的动力特性出现了一些差异。考虑到计算目的与计算效率的关系,本文选用空间板单元模型来作为动力特性分析模型,而在反应谱与非线性时程分析中选用脊梁模型来进行整体抗震分析。 (2)通过一系列主要结构控制参数(支承条件、斜拉索、主梁高跨比)对四方桥的动力特性进行敏感性分析。结果表明:墩梁固结的连接形式对于四方桥抗震更有利;斜拉索对动力特性影响较小;主梁高跨比的影响主要体现在主梁的竖弯与扭转振型上。 (3)采用反应谱分析法计算了该桥E1地震响应。主要探讨了输入地震动的确定原则、高阶振型的影响、振型藕联效应及桩土效应的影响。反应谱计算结果表明四方桥各构件在E1地震作用下均处于弹性工作阶段。 (4)介绍了在时程分析中相关参数的选定,根据四方桥抗震设防标准进行了桥梁各构件的E2地震作用下的时程抗震验算,结果表明:在罕遇地震作用下,除了支座不能满足抗震性能要求之外,其他各构件均处于弹性工作阶段。 (5)选用一系列型号的铅芯橡胶抗震支座并对桥梁进行了减隔震研究。结果表明:加入铅芯橡胶支座后,能非常显著地改善桥墩与承台的纵向及主塔的纵横向受力情况,但纵横向隔震效果表现不同。桥墩刚度增大到一定程度后时,墩底内力基本趋于稳定。得出从增加四方桥桥墩刚度角度来改善桥梁的横向抗震性能意义不大的结论。最后根据实际桥梁主要构件的横、纵向抗震能力需求比后町综合选取抗震支座型号,以达到通过减小桥墩内力来进一步减小桥墩截面与钢筋用量的目的,来取得较理想的经济效益。 |
| 作者： | 陈卓 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 于向东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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