下承式CFST系杆拱桥地震响应分析

发布时间：2017-09-02 16:07

  本文关键词：下承式CFST系杆拱桥地震响应分析

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【摘要】：我国地震较多,特别是自汶川地震、玉树地震、雅安地震之后,国家又加大了抗震设防的研究投入。大地震常常给人们带来严重的经济损失,造成建筑结构和构筑物的严重损坏。作为交通工程中的桥梁一旦受到破坏,要在短时间内修复相当困难,延缓后续抢险救灾的工作,产生二次灾害,加重灾情。钢管混凝土(CFST)拱桥在我国大量修建,也是将来拱桥的发展趋势,对其动力特性和抗震性能进行分析和研究显得尤为重要。尽管对于拱桥抗震性能的研究已经较多了,但是对下承式钢管混凝土系杆拱桥抗震性能的研究较少。本文总结了桥梁结构常见的震害形式,介绍了国内、外有关拱桥的发展过程,钢管混凝土拱桥具有的特点和抗震研究现状。介绍了现阶段主要的几种抗震计算和分析的方法。建立了分析桥梁的空间有限元计算模型,并做了前十阶频率和振型分析。采用反应谱法,分别输入E1和E2地震作用下的加速度谱曲线,并分别考虑只在横桥向、只在顺桥向和只在竖向作用下的该桥梁结构的地震反应。选用Taft地震波,采用时程分析法,分别考虑只在横向、只在纵向和只在竖向E1和E2地震波分别作用下的地震反应。对比分析了E1和E2地震作用下的加速度反应谱与Taft地震波对应的E1和E2地震作用下时程分析的计算结果。得出横向地震激励下,拱肋主要发生横向的运动。横向地震基本不影响竖向和纵向位移。拱肋轴力拱脚较大,应注意加强此部位的强度。纵向地震激励下,拱肋主要产生的是纵向运动和竖向运动。最大位移发生在约1/4拱顶的位置。拱肋的My和拱肋底部Fx较大,桥墩的Fx与My值亦较大。竖向地震激励下,拱肋的Fx相对较大,但拱肋位移值都较小,桥墩的My和Fx较大。无论是反应谱还是地震波激励下,拱肋发生的位移还是轴力、剪力、扭矩、弯矩等大致呈对称情况。反应谱与时程分析两者的结果可以相互校验,对比分析反应谱法与时程分析法的数据,发现变化规律基本一致,但部分内力差别还是较大。对本桥分析结果,横向拱肋位移,时程分析结果要略小于反应谱分析数值。其余位移,时程分析结果要略大于反应谱分析数值。对于内力,反应谱分析数值略小于时程分析数值。在类似这种桥型的设计与计算中考虑不同方向的地震作用还是很有必要的。另外同时进行反应谱分析和时程分析也是有必要的,可以相互对比,相互校验。取不利值做桥梁的抗震设计,从而有利于加强抗震措施,提高桥梁的抗震能力,实现良好的社会和经济效益。最后,说明了一些本文考虑不周全和不足的地方。同时提出了一些还需要继续深入研究和探讨的问题。
【关键词】：CFST拱桥 抗震分析 地震响应 反应谱法 时程分析法
【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;U448.225
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 桥梁震害10-11
• 1.2 钢管混凝土拱桥11-18
• 1.2.1 拱桥的发展历史11-14
• 1.2.2 拱桥的发展趋势14
• 1.2.3 CFST拱桥的特点14-16
• 1.2.4 CFST拱桥抗震分析研究现状16-17
• 1.2.5 大跨度CFST拱桥抗震分析的主要问题17-18
• 1.2.5.1 阻尼比问题17
• 1.2.5.2 地震输入问题17
• 1.2.5.3 非线性问题17-18
• 1.3 本文研究背景及意义18-19
• 1.4 本文研究内容19-20
• 第2章 抗震分析方法简介20-27
• 2.1 抗震分析方法20-25
• 2.1.1 静力法20-21
• 2.1.2 反应谱法21-23
• 2.1.3 时程分析法23-24
• 2.1.4 功率谱法24-25
• 2.1.5 抗震计算方法比较25
• 2.2 本章小结25-27
• 第3章 有限元模型与频率振型分析27-34
• 3.1 引言27
• 3.2 有限元模型27-34
• 3.2.1 桥梁简介27
• 3.2.2 有限元模型27-29
• 3.2.2.1 MIDAS有限元模型27-29
• 3.2.3 动力特性分析29-34
• 3.2.3.0 动力特性计算方法29
• 3.2.3.1 动力特性计算29-32
• 3.2.3.2 动力特性分析32-33
• 3.2.3.3 本节小结33-34
• 第4章 反应谱分析34-42
• 4.1 引言34
• 4.2 反应谱分析34-41
• 4.2.1 采用的反应谱34-36
• 4.2.1.1 水平加速度反应谱34-35
• 4.2.1.2 竖向加速度反应谱35-36
• 4.2.2 振型参与质量分布36
• 4.2.3 结果分析36-41
• 4.2.3.1 横向E1、E2反应谱激励反应分析36-38
• 4.2.3.2 纵向E1、E2反应谱激励反应分析38-40
• 4.2.3.3 竖向E1、E2反应谱激励反应分析40-41
• 4.3 本章小结41-42
• 第5章 动态时程分析42-54
• 5.1 引言42-43
• 5.2 地震波的选择43-46
• 5.3 地震时程响应46-52
• 5.3.1 横向地震波激励46-49
• 5.3.2 顺桥向地震波激励49-51
• 5.3.3 竖向地震波激励51-52
• 5.4 反应谱与时程分析法对比52-53
• 5.5 本章结论53-54
• 结论与展望54-56
• 结论54-55
• 展望55-56
• 参考文献56-59
• 致谢59

【参考文献】

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本文编号：779516