高墩连续刚构桥地震响应分析方法比较研究

发布时间：2017-11-27 14:11

  本文关键词：高墩连续刚构桥地震响应分析方法比较研究

  更多相关文章： 高墩连续刚构桥 SPA法 CPA法 MPA法 地震响应分析 等效双线化 位移参考点 地震动大小 场地条件

【摘要】：近年来,随着西部大开发重大战略的深入进行,国家在西部地区投入巨资进行公路及铁路等基础设施建设。由于我国西部地区多为山岭重丘区,地形、地貌和地质条件复杂,桥梁结构在线路中往往占很大比例,而其中高墩桥梁是其中的典型。高墩桥梁属于典型的非规则桥梁,超出了国内外现有规范的适用范围。其中,缺乏可靠有效的分析手段,以捕获高墩桥梁的高阶振型效应和力重分布现象是制约高墩桥梁抗震发展的瓶颈之一。在现有三种分析方法中:反应谱法尽管具有统计意义,但属于线弹性方法;非线性时程分析法(NL-THA法)可准确模拟结构的非线性行为,但计算效率过低,且计算结果取决于地震波的选择,有很大片面性;传统推倒分析法(SPA法)被广泛用以分析结构进入非线性状态后的动力响应,但它无法反映高阶振型的贡献。基于此,本文在推倒分析现有理论基础上,研究了适用于高墩连续刚构桥地震响应分析的模态推倒分析法(MPA法),并与传统SPA法和NL-THA法进行系统全面的对比研究,探讨各分析方法在适用性、计算精度、计算结果的实用性和代表性等方面的优劣,本文的主要研究工作及结论包括:1、对传统推倒分析SPA法的基本理论和实施步骤进行总结,针对SPA法的缺陷,结合高墩连续刚构桥的地震响应特征,提出并归纳了适用于高墩连续刚构桥的模态推倒分析法(MPA法)的一般实施步骤。2、结合某在建的高墩连续刚构桥,采用SPA法、CPA法、MPA法以及NL-THA法对桥梁地震响应进行了分析,并以NL-THA结果为基准,对SPA法、CPA法和MPA法的计算精度进行了探讨,主要结论有:(1)MPA对高墩连续刚构桥纵桥向的地震响应预测精度很高,尤其是关键截面的内力和变形,且不随PGA的变化而变化;对横桥向地震响应的预测精度则稍有不如;无论对纵、横桥向而言,SPA法和CPA法对其地震响应的预测精度较差,MPA法适用性显著优于SPA法和CPA法;(2)能力曲线的不同等效方法对SPA法、CPA法、MPA法计算结果影响较大,尤其对MPA法;相对于纵桥向而言,横桥向采用本文提出的方法可较大幅度提高MPA法沿墩高范围内的预测精度,包括沿墩高的数值和分布规律,但当PGA较大时,有待改进。总体而言,MPA法计算精度显著高于SPA法和CPA法;(3)不同位移参考点的选择对SPA法、CPA法、MPA法计算结果影响较大,特别是对MPA法;选择“综合参考点”可大幅提高MPA法沿墩高的计算的精度,包括沿墩高的数值和分布规律,且PGA越大,MPA法计算误差有减小的趋势。3、以地震动大小(PGA)、桥址场地类别为对象,对MPA法在高墩连续刚构桥中的计算误差进行了进一步的研究,结果表明:(1)在纵桥向,除了墩顶弯矩响应外,随PGA的不断增大,MPA法相比SPA法、CPA法的弯矩、剪力、变形响应计算误差最小;对墩顶位移而言,SPA法和MPA法计算精度接近;(2)在横桥向,随PGA的不断增大,MPA法沿墩高计算的地震内力和变形误差呈现先减小后增大的趋势,但MPA法的计算精度始终高于SPA法;(3)场地类型对SPA法、CPA法、MPA法计算精度都有一定的影响,且该影响与PGA大小相关,但该影响没有表现出明显的规律,在任何场地下,MPA法计算得到的高墩弯矩、剪力、变形、位移响应需求计算误差总体均明显低于CPA法和SPA法。
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U442.55;U448.23

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本文编号：1232107