河口大桥地震响应及索力测试方法研究

摘要

河口大桥是兰州至永靖沿黄河快速通道的重点桥梁工程，同时是一座修建在高烈度区的大跨径的结合梁斜拉桥，，所以有必要对其动力特性及地震响应进行研究。不同的索力状态，对应着不同的主塔和主梁的内力状态，当结构承受地震作用时，就会产生不同的响应。索力测试方法的正确与合理可以保证结构的成桥受力状态达到设计预期的要求，从而保证结构的地震响应可以达到抗震设计的意图。
　　本文在简述地震反应分析基本理论的基础上，以河口大桥为工程背景，对该桥进行反应谱分析、时程分析和索力测试的研究。主要研究内容有以下几点：
　　①简要地介绍了国内外斜拉桥的发展现状、抗震分析研究现状，分析常见的斜拉桥的震害和原因，指出抗震分析的必要性，并扼要地概括了大跨度斜拉桥地震响应常用的分析方法。
　　②利用大型有限元分析计算软件Midas/Civil，通过对斜拉桥结构进行适当的简化，建立其空间计算模型。在不考虑桩基与地基土对结构作用的情况下，计算并分析结构的动力特性。得出本桥的一阶频率0.15334Hz，结构周期为6.52s，表明结构的自振周期较长，有利于抗震。
　　③对结构进行反应谱分析。计算出结构在不同荷载工况下的地震响应，其计算结果表明：在单向地震作用下，主塔的位移响应对纵向地震作用最为敏感而主梁的位移响应对横向地震作用最敏感，另外，对整体结构而言，以横向地震作用引起的内力响应为最大；在组合地震作用下，结构响应明显增大；应注意提高桥塔纵向和主梁横向的抗震能力。
　　④对于大跨径斜拉桥而言，仅通过反应谱分析了解其地震响应是不够的。因此，根据规范的要求选取三类地震波对结构进行时程分析，探讨和比较了结构在不同荷载工况下结构的动力响应，当荷载工况相同时，三类地震波引起的地震响应规律大体一致；当荷载工况不同时，以横向地震作用为主的工况引起的地震响应较大。最后，在相同的工况下，比较反应谱分析和时程分析的计算结果，总体而言，在一致激励的情况下，反应谱分析的结果与时程分析的结果相比偏小。
　　⑤总结索力测试常用理论，指出一般索力测试公式的缺点。分析索力测试的难点，包括如何考虑垂度、抗弯刚度等因素对索力测试的影响。并就每一个难点给出相应的解决方法，重点分析索力测试中的索力调整问题。最后，基于有限元原理，给出实用的索力测试方法，该方法能够考虑垂度的影响，适用于索力快速准确的测试。

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1 绪 论

1.1斜拉桥概述

1.2斜拉桥的发展

1.3斜拉桥抗震研究的意义

1.4斜拉桥抗震中存在的难点和不足

1.5研究目斜拉桥的震害及原因

1.6本文研究内容

2 地震响应分析方法的简介

2.1静力理论

2.2反应谱理论

2.3时程分析法理论

2.4随机振动法

3 大跨度斜拉桥的动力特性分析

3.1大型有限元软件Midas Civil的简介

3.2河口大桥工程概况

3.3斜拉桥动力模型的建立

4 河口大桥的地震反应谱分析

4.1反应谱理论的简介

4.2反应谱分析结果

5 河口大桥的动力时程分析

5.1地震动力响应的时程分析

5.2时程分析法的计算原理

5.3地震波的选取

5.4第一类地震波作用下结构时程分析的结果

5.5第二类、第三类地震波作用下结构时程分析的结果

5.6反应谱分析的结果与时程分析的结果的对比

6 斜拉桥索力测试方法研究

6.1索力测试的原理

6.2索力测试的难点

6.3斜拉索测试难点的解决办法

6.4斜拉索索力测试中应该注意的问题

7 结论与展望

7.1结论

7.2展望

致谢

参考文献