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基于动力非线性的隧道式锚碇力学响应分析
| 论文题名： | 基于动力非线性的隧道式锚碇力学响应分析 |
| 关键词： | 悬索桥;隧道式锚碇;受力特征;地震动力响应;三维模型;静载效应 |
| 摘要： | 随着国内经济快速发展，生产方式逐渐向环境友好型转变，可持续发展成为土木工程建设领域重要思想理念。隧道式锚碇作为悬索桥受力结构的重要部分，以其开挖量低，对环境扰动少等优点成为理想的锚碇形式。本文基于弹塑性力学和动力学非线性基础理论，运用有限元软件，以普立特大桥隧道式锚碇为原型建立三维模型，以分析计算该结构体系的受力特征和地震动力响应，并提出抗减震措施。 ①利用Ansys有限元软件的Drucker-Prager强度准则对锚区岩体进行材料定义;采用等效荷载法模拟对结构预应力;运用三维粘弹性边界理论模拟锚区半无限介质岩体边界条件，以及结合Matlab软件对输入地震波进行快速Fourier变换和滤波处理等，为仿真分析奠定了基础。 ②计算普立特大桥隧道式锚碇模型静载效应，验算其常规设计荷载作用下的承载能力;分析了锚区岩体的初始应力场、锚塞体和围岩间的初始穿透、锚塞体预应力张拉以及主缆设计张拉荷载作用下锚区岩体和锚塞体的静力响应。 ③对普立特大桥隧道式锚碇的地震动力响应进行分析。考虑锚区岩体在地震地面运动波作用下产生的大变形和主缆随机变化动张拉荷载下锚塞体的响应。分析锚区岩体对水平地面运动波的响应，按照目标选取6个监测点，对比分析应力时程响应，得到结果:锚区岩体的地震动力响应具有“辫梢”效应;坡顶质点的振幅大于坡底质点的振幅;锚区岩体的地震动力响应具有临空面效应等。 ④地震时，从锚塞体及洞口边坡对主缆动张拉力荷载的响应方面考虑。以锚塞体底面4个角点及锚塞体前后锚面两个顶点为监测点，通过计算出来的应力及应力幅值分析，得到锚塞体前锚面质点的响应比锚塞体后锚面质点响应更强烈;洞口区域质点响应比远离洞口质点响应强烈;在约0s～4.4s及6.35s～10.65s时间段内锚塞体监测点振动强烈，锚塞体和围岩的紧密接触导致接触围岩质点塑性应变积累加剧等。 ⑤通过锚区岩体对地震地面水平运动波的响应以及锚塞体、洞门边坡对主缆动张拉力的响应分析结果，分析锚区岩体及隧道式锚碇的稳定性，并针对研究结果对隧道式锚碇的抗减震措施进行了探讨。 |
| 作者： | 陈奇 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 李明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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