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强震作用下多塔斜拉桥的倒塌破坏研究
| 论文题名： | 强震作用下多塔斜拉桥的倒塌破坏研究 |
| 关键词： | 多塔斜拉桥;倒塌破坏仿真;强震作用;地震模拟振动台台阵试验;非线性有限元模型;弹塑性时程响应分析 |
| 摘要： | 多塔斜拉桥是现代斜拉桥技术发展的一个重要方向，对于多塔斜拉桥而言，跨度大，分孔多，在强震作用下可能遭到局部破坏甚至发生连续倒塌，将导致巨大的生命财产损失和生命线交通中断。因此，为了确保大跨多塔斜拉桥的抗震安全性，开展强震下多塔斜拉桥的地震响应分析和倒塌破坏研究，具有非常重要的工程意义。 本文的主要工作如下： 1.设计制作了某三塔斜拉桥1:100的缩尺比例模型，选择了EL-Centro波以及三种不同的人工地震波，分别进行多点一致激励和多点非一致激励下模型桥梁的地震模拟振动台台阵试验。 2.建立了该三塔斜拉桥模型的非线性有限元模型，并进行了弹塑性地震时程响应分析，比较了一致激励和非一致激励下数值计算结果与相应的试验结果。 3.利用LS-DYNA显式动力程序，对该模型桥进行了倒塌破坏仿真分析，研究了它在强震下的破坏模式，并探讨了其倒塌破坏的机理。 得到的主要结论如下： 1.随着地震动强度的增加，斜拉桥模型结构的地震响应随之增大；JX波作用下结构的加速度响应、位移响应和弯矩响应最大，HK波的次之，WC波的随后，EL-Centro波的最小。当输入EL波的加速度峰值为4.0 m/s2时，模型桥的中塔支座首先发生破坏。 2.随着视波速的增加，模型桥的地震响应也增大。考虑行波效应后，三塔斜拉桥模型中首先到达的边塔地震影响最大，而中塔的地震影响较小；同时行波效应对其加速度响应、主梁跨中竖向位移响应和塔底弯矩响应具有不利的影响，而对塔顶水平位移和塔梁间相对水平位移具有有利的影响。 3.建立的非线性有限元模型能够基本反映三塔斜拉桥模型的弹塑性地震响应性能，数值计算结果与试验结果基本吻合。 4.倒塌破坏仿真分析表明：在加速度峰值为4.0 m/s2的JX波作用下，首先该模型桥的中塔支座单元出现变形，随后中塔和边塔上塔柱段的拉索逐个被拉断，最后中塔上塔柱段的单元失效。 |
| 作者： | 周锐 |
| 专业： | 土木工程；桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 宗周红 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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