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独塔自锚式悬索桥抗震与减震研究
| 论文题名： | 独塔自锚式悬索桥抗震与减震研究 |
| 关键词： | 悬索桥;时程分析;抗震性能;减震控制;弹塑性钢阻尼器;结构参数 |
| 摘要： | 独塔自锚式悬索桥在国内建造数量快速增加，其作为一种新兴的自锚固体系桥梁结构，受力复杂，整体刚度小，抗震耗能构件较少，容易出现地震位移较大或主塔破坏甚至倒塌等现象。一方面，工程界对此类结构的抗震规律认识不足，且无明确的抗震设计建议;另一方面对其进行减震控制的装置种类有限。因此，如何正确掌握独塔自锚式悬索桥的动力特性规律、合理抗震设计及采用有效的减震控制方法等，确保此类结构的安全使用及抗震能力是工程中急需解决的问题。本文关于独塔自锚式悬索桥抗震及减震方面的主要研究工作和成果如下: 采用Midas/Civil软件建立了以实际工程为背景的独塔自锚式悬索桥有限元模型，确定了其成桥状态，进行动力特性分析，并研究结构参数对其动力特性的影响规律，研究表明:结构基本周期为7.118s，顺桥向刚度小，振型密集;桥面恒载变化对主梁和缆索系统的振动影响大，对主塔振型无影响;随着塔梁连接刚度增大，结构一阶振型逐渐由主梁纵漂振型向主梁竖向振动为主的振型转变。 根据规范反应谱选择了3条地震时程波，通过对结构进行五种地震工况下的非线性时程分析，得到了结构主要位移及内力响应，并进行了参数影响分析，研究表明:水平地震作用下缆索系统内力变化小，塔底水平剪力大;横向地震作用下，主塔底部易产生扭矩;顺桥向地震作用下，结构水平位移最大值达到30cm以上，应作为减震控制的主要目标;塔梁刚度增大能有效减小主梁水平位移，但使塔底剪力急剧增大;阻尼比及限位装置对结构位移及内力影响也较大。 提出了一种新型弹塑性双向耗能装置，推导了其阻尼元件耗能参数的理论公式，进行了有限元受力分析，并采用其对独塔自锚式悬索桥进行了减震控制研究，研究结果表明:所提出的新型弹塑性双向耗能支座具有受力合理、构造简单、耗能性能好等特点;通过合理设计，该装置对独塔自锚式悬索桥结构具有很好的减震效果，且其顺桥向减震效果优于横桥向。 开展了不同粘滞流体阻尼器减震方案的结构减震效果分析及基于不同控制目标的参数优化研究，结果表明:阻尼器布置在主塔处对结构响应控制的减震效果最好、最经济;采用在主塔处布置2个阻尼器（Cd=3000kNs/m，α=0.5）能达到主梁位移减震效果最优的目标，而在主塔处布置3个阻尼器（Cd=3500kNs/m，α=0.3）能较为经济的达到塔底内力减震效果最优的目标。 |
| 作者： | 贺星新 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 李爱群 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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