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钢管混凝土拱桥抗震性能分析及被动减震控制研究
| 论文题名： | 钢管混凝土拱桥抗震性能分析及被动减震控制研究 |
| 关键词： | 大跨度钢管混凝土拱桥;自振特性;反应谱法;时程分析法;被动减震控制;结构受控模态 |
| 摘要： | 自90年代初，钢管混凝土拱桥作为一种应用新材料的新兴桥型，在我国得到了广泛的应用。钢管混凝土拱桥在外形上造型美观，并且由于采用了钢管和高强混凝土相结合的高强材料，使得桥梁自重大大减轻，强度提高，跨度越来越大，但同时也带来了结构面外刚度偏弱的问题。因此，近年来，大跨度钢管混凝土拱桥的动力特性和抗震性能方面的研究开始被重视。 本文在现有桥梁抗震研究基础上，首次引入“弱势环节断链减灾”的思想，针对大跨度钢管混凝土拱桥地震响应及被动减震控制优化问题展开研究，主要研究的问题如下： 1、大跨度钢管混凝土拱桥的自振特性对比分析。基于通用软件ANSYS分别考虑墩底固结和土一桩一结构相互作用，建立了云南海口大桥动力有限元模型，以此为基础进行了两种模型的自振特性对比分析；并较系统地介绍了两种中承式钢管混凝土系杆拱简化模型的构建方法，可为相关研究提供参考。 2、应用现有的抗震理论，先运用反应谱法对海口大桥基于空间有限元理论的两种简化模型(即墩底固结和考虑桩一土相互作用的两种模型)，进行了对比分析，并确定了控制截面。后选择墩底固结的简化模型进行了动态时程分析，通过纵向+竖向、横向+竖向、横向+纵向+竖向的三种地震输入组合，得到各关键截面的位移、内力及应力时程结果，通过综合对比分析，并对反应谱法所得到的结果进行了校核，验算了该桥的抗震安全性。 3、采用调谐质量阻尼器(TMD)对大跨度拱桥进行振动控制研究。本文首先基于振型贡献率法确定了结构受控模态；其次，对三个方向进行了单模态TMD减震控制，并通过随机振动优化理论，以结构均方响应最小为控制目标，获得了TMD系统的优化参数，其中包括最优频率比，最优阻尼比，最优安装位置(弱势环节减震部位)以及有效质量块重量。并最终通过时程分析验证了TMD运用于钢管混凝土拱桥减震控制的有效性。 |
| 作者： | 隋严春 |
| 专业： | 防灾减灾工程与防护工程 |
| 导师： | 肖盛燮;李放 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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