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部分斜拉桥的振动阻尼特性及抗震性能研究
| 论文题名： | 部分斜拉桥的振动阻尼特性及抗震性能研究 |
| 关键词： | 部分斜拉桥;拉索局部振动;场地变形;模态参数识别;振型阻尼比;地震响应;抗震性能 |
| 摘要： | 部分斜拉桥作为一种新型桥梁结构,其受力体系复杂、工程投资大,结构损伤及倒塌破坏带来的负面影响极大,因此对这类桥梁进行深入系统的研究是非常必要的。 结构振动及阻尼特性是反映结构特性的一个重要方面,对桥梁的抗震、抗风设计以及车桥耦合振动、损伤识别的研究等都具有非常重要的意义。本文针对塔梁固结、墩梁分离的预应力混凝土部分斜拉桥,通过理论和实测分析,对这类结构的振动及阻尼特性进行深入的研究。另外,由于背景桥梁塔下大吨位支座的特殊性,本文还对该桥的地震响应特性进行了分析。 本文首先概述了部分斜拉桥的发展、结构特性及国内外的研究现状,然后阐述了桥梁结构的振动理论、考虑拉索局部振动的有限元方程、阻尼理论、模态参数识别方法(ERA)和地震响应计算方法。在此基础上,以杭州市康桥路跨京杭运河桥为对象,分析了拉索局部振动、场地变形对部分斜拉桥振动特性的影响,根据桥梁振动试验结果、利用ERA方法对结构模态和振型阻尼比进行参数识别,对非正交阻尼理论和应变能比例阻尼理论评价部分斜拉桥结构振型阻尼比的适用性进行了探讨,最后研究了该结构的地震响应特性。通过本文的研究,得到了以下几点结论: (1)拉索局部振动对预应力混凝土部分斜拉桥主要振型的影响非常有限,而场地变形对桥梁纵飘和侧弯振型的影响非常显著。 (2)预应力混凝土部分斜拉桥的实测振型阻尼比平均值为1％左右,与国外相关实测资料一致,验证了部分斜拉桥的振型阻尼比较连续梁桥小的结论。 (3)在小阻尼条件下用非正交阻尼理论计算部分斜拉桥结构的振型阻尼比可通过构件的阻尼效果线性叠加得到;应变能比例阻尼理论可以近似评估部分斜拉桥结构的振型阻尼比,预应力混凝土主粱、混凝土墩塔、钢拉索和场地的材料阻尼比建议分别在1.0％、1.2％、0.1％、4.O％附近取值;非正交阻尼理论和应变能比例阻尼理论虽然在构件阻尼效果的叠加特性方面是一致的,但是同一构件对结构振型阻尼比的贡献分布两种算法存在较大的差异。 (4)主梁在主墩位置的面内弯矩地震响应最大,采用固定支座位置处墩顶的顺桥向位移响应较大,设计应具备一定的安全储备;拉索的张力地震响应值相对初始索力较小,对结构的抗震设计不起控制作用;支座的竖向地震效应相对恒载作用下的反力较小,水平地震作用主要传递到采用固定支座的主墩上,对结构的抗震性能有一定影响。 |
| 作者： | 黄海燕 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 谢旭 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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