考虑碰撞作用的大跨径斜拉桥地震响应分析

发布时间：2017-06-10 12:01

  本文关键词：考虑碰撞作用的大跨径斜拉桥地震响应分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：斜拉桥具有跨越能力大、自重轻、不受桥下净空和桥面标高的限制等优势,已经成为世界上大跨径桥梁结构最常用的桥型之一。而地震作用下,引桥与斜拉桥一旦发生碰撞,这种碰撞效应将会增加斜拉桥的损伤风险。因此,开展地震作用大跨径斜拉桥与引桥之间的碰撞效应的研究具有重要的理论意义。本文以一座大跨径斜拉桥,双边对称的4×40m连续梁引桥为例,采用Midas Civil大型有限元分析程序建立结构动力计算模型,基于动力时程分析法,分析结构碰撞效应下大跨径斜拉桥主桥和引桥的地震响应。本文的研究内容主要包括以下:(1)介绍了桥梁结构碰撞分析理论,尤其是主引桥碰撞过程的力学原理以及碰撞之后结构的应力分布;(2)建立有限元空间分析模型,进行三联桥跨整体结构的特征值分析;(3)研究引桥墩高变化以及不同桩土效应模式对结构地震的影响,对比分析E1反应谱法和E2时程法对结构的地震响应;(4)采用动力时程分析法,分别在ChiChi地震波、汶川地震波和雅安地震波作用下,对比分析考虑双边碰撞和单边碰撞下桥跨结构的地震特性的影响,主要包括伸缩缝处的碰撞对碰撞力和碰撞次数的影响、对主桥与引桥梁体位移、墩底内力、桥塔塔顶位移以及塔底内力的影响;(5)探讨影响碰撞效应大小的因素,主要从地震波输入方向、碰撞接触单元梁间间隙大小、接触单元刚度来考虑其对桥梁结构碰撞的影响。研究成果对大跨径斜拉桥及其相邻引桥的抗震设计具有理论参考意义。
【关键词】：大跨径斜拉桥 碰撞响应 时程分析 双边碰撞 单边碰撞
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U442.55;U448.27
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 研究背景9-13
• 1.2 相关研究状况概述13-14
• 1.3 本文研究主要目的与意义14-15
• 1.4 本文研究主要内容15-16
• 第二章 地震碰撞分析理论16-27
• 2.1 碰撞的概念16-17
• 2.2 碰撞的计算方法17-18
• 2.3 地震中下部结构与结构基频的关系18-20
• 2.4 主引桥碰撞过程的力学原理20-23
• 2.5 不同碰撞主体的应力分布23-26
• 2.6 本章小结26-27
• 第三章 桥梁碰撞模拟理论及建模方法27-34
• 3.1 边界非线性模拟27-29
• 3.1.1 盆式橡胶支座与滑板支座的模拟27-28
• 3.1.2 桩一土相互作用28-29
• 3.2 桥梁碰撞作用理论模拟方法29-33
• 3.2.1 恢复系数法30-31
• 3.2.2 接触单元法31-33
• 3.3 本章小结33-34
• 第四章 大跨度斜拉桥与引桥的地震响应分析34-48
• 4.1 工程背景34-35
• 4.2 动力分析模型的建立35-40
• 4.2.1 计算单元的模拟35
• 4.2.2 支座参数计算35-36
• 4.2.3 地震波的选取与输入36-38
• 4.2.4 桩土作用的选取38-39
• 4.2.5 碰撞接触单元的选取39-40
• 4.3 特征值分析40-42
• 4.4 引桥墩高变化及桩土作用对地震响应结果分析42-47
• 4.4.1 E1地震作用下结构响应计算42-45
• 4.4.2 E2地震作用下结构响应计算45-47
• 4.5 本章小结47-48
• 第五章 碰撞响应及其影响因素分析48-78
• 5.1 考虑双边碰撞效应下的桥梁地震响应48-58
• 5.1.1 伸缩缝处碰撞力的结果48-50
• 5.1.2 结构位移的结果50-55
• 5.1.3 梁端相对位移的结果55-56
• 5.1.4 桥墩位移及内力响应56-58
• 5.2 考虑单边碰撞效应的桥梁地震响应58-69
• 5.2.1 伸缩缝碰撞力的结果59-62
• 5.2.2 结构位移的结果62-65
• 5.2.3 梁端相对位移的结果65-66
• 5.2.4 桥墩位移及内力响应66-69
• 5.3 桥梁地震碰撞响应影响因素分析69-76
• 5.3.1 地震波不同输入方向对比69-70
• 5.3.2 碰撞接触单元弹簧刚度K的影响70-72
• 5.3.3 碰撞接触单元梁间间隙的影响72-76
• 5.4 本章小结76-78
• 第六章 结论与展望78-80
• 6.1 结论78-79
• 6.2 展望79-80
• 参考文献80-85
• 攻读硕士期间取得的研究成果85-86
• 致谢86

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