重庆菜园坝长江大桥地震行波效应分析

摘要

近年来，地震频繁发生，它严重地危害着人民的生命和财产的安全。在地震作用下，作为生命线工程之一的桥梁结构的破坏，将加重次生灾害的程度，导致更为严重的生命财产及经济损失。现有的桥梁设计规范采用的反应谱抗震分析方法，只考虑一致地震激励的影响，而实际地震过程中，由于震源、地震波传播路径、局部场地条件等的差异导致了桥梁各支承点的实际地震动是不同的，所以有必要对桥梁结构进行考虑行波效应的多点激励分析。 本文主要从地震动输入、结构自身特性、结构反应分析三个方面出发，在国内外有关研究成果的基础上，以菜园坝长江大桥为工程背景，对菜园坝长江大桥考虑地震行波效应的地震反应进行以下几方面的研究： ①本文对时程分析法、反应谱法、随机震动分析方法进行了总结，比较了彼此的优缺点。研究和讨论了多点激励下动力响应分析在桥梁实际工程中的应用情况； ②利用有限元分析软件ANSYS，通过适当简化，建立菜园坝长江大桥模型，并对菜园坝长江大桥进行自振特性分析； ③对菜园坝长江大桥进行一致激励下的地震反应分析，同时探讨竖向输入对结构地震反应的影响，并对各种地震动输入下，桥梁结构各关键截面的内力及位移反应进行比较和分析，得到一些有益的结论； ④考虑行波效应作用，对菜园坝长江大桥进行多点激励分析，并与一致激励做对比，发现行波效应对菜园坝长江大桥的影响显著。1)不同波速的行波效应产生不同的影响。从整体上说波速越小，产生的位移与内力的影响就越大，但是不同的波速对菜园坝长江大桥的影响程度是不同的。并且不同波速之间，内力存在一定的延迟现象，延迟的时间主要由地震波传播方向与支承点距离决定。2)行波效应对菜园坝长江大桥的主拱和钢构的内力影响比较大，但是对这两个组成部分的影响又是不同的，在行波效应下主拱的内力都有不同程度的增大，尤其是拱顶，增大得比较明显；在刚构部分，在行波效应作用下，内力响应反而有不同程度的减小。总体来说，在大跨度桥梁抗震设计与计算中，行波效应的作用是不可忽视的。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1引言

1.2大跨度桥梁抗震理论发展

1.3大跨度桥梁地震分析要考虑的因素

1.3.1地震动输入

1.3.2其它因素

1.4本文研究的意义和主要内容

1.4.1研究意义

1.4.2本文研究的主要内容

2大跨度桥梁时程分析方法

2.1动力有限元方法

2.1.1空间单元刚度矩阵

2.1.2单元质量矩阵

2.1.3结构阻尼矩阵

2.2大跨度桥梁地震反应分析方法

2.2.1大跨度桥梁多点激励抗震分析方法

2.2.2大跨度桥梁多点激励运动方程

2.2.3大跨度桥梁时程分析方法的数值积分法

2.3地震动输入与调整

2.3.1地震动的特性

2.3.2地震动的选用

2.3.3地震波的调整

2.3.4地震动输入模式

2.4本章结论

3菜园坝长江大桥建模与自振特性分析

3.1桥梁自振频率得计算方法

3.2菜园坝大桥模型建立

3.2.1 工程简介

3.2.2菜园坝长江大桥结构基本参数

3.2.3菜园坝长江大桥空间有限元计算模型

3.3菜园坝长江大桥自振特性分析

3.4本章小结

4菜园坝长江大桥地震响应分析

4.1引言

4.2 ANSYS时程分析方法

4.3菜园坝长江大桥一致激励地震响应分析

4.3.1地震加速度时程

4.3.2一致激励位移时程结果及分析

4.3.3一致激励内力时程结果及分析

4.4菜园坝长江大桥考虑行波效应的地震分析

4.4.1行波效应位移结果及与一致激励的对比分析

4.4.2行波效应内力时程及与一致激励的对比分析

4.5本章结论

5结论与展望

5.1主要研究工作及结论

5.2后续工作展望

致 谢

参考文献

附 录