单索面稀索钢桁架梁斜拉桥地震响应分析

摘要

随着重庆轨道交通建设地不断推进，在重庆这样一个两江环抱的城市，跨江大桥必不可少。从城市未来发展趋势来看，公轨两用跨江桥梁大桥也会日益增多，这既能满足轨道交通通行要求，也能丰富城市交通线路，缓解城市交通拥堵情况。对于这种重载交通的跨江大桥其重要性和安全性显而易见。其抗震设防的可靠性尤为重要。
　　本文以门长江大桥为例进行地震响应分析，得到单索面稀索钢桁架梁斜拉桥在类似地区进行抗震设计一些有益结果，能够为今后在类似地区修建此类桥梁提供一些有益的参考。本文的主要研究内容及结果如下:
　　①计算分析了东水门长江大桥的动力特性，结果表明其第一阶频率较低，说明该类桥梁整体刚度较低，极易产生振动;同时表明对于这类大跨径单索面稀索钢桁架梁斜拉桥而言，在选择地震激励前，桥梁的长周期效应需要充分被考虑;从分析结果中还可看出是否考虑桩-土相互作用对自振周期尤其是3～6阶有明显影响。
　　②采用设计谱法对桥梁进行地震反应分析，利用CQC振型组合方法，分别进行顺桥向、横桥向、竖桥向以及两个最不利组合工况下的地震响应分析。同时分析基岩地表水平峰值加速度反应谱作用下桥梁地震响应的异同。分析结果表明:在横桥向地震动输入作用下其内力及位移响应最大;在最不利组合作用输入作用下，由于各阶振型都被激发，结构各个部位得到的分析结构都相较于单向输入要大;全桥受力最大部位是P1墩塔底，全桥变形最大的部位出现在墩塔顶;采用基岩地表水平峰值加速度反应谱得到的结果相较于设计谱值要小。
　　③对东水门长江大桥进行时程分析，根据反应谱法得到的初步结论，在关键部位进行三个独立方向以及最不利组合方向的地震响应分析，并得到相应关键位置内力以及位移的时程分析曲线，得到了最大响应值，并据此进行桥梁抗震验算，验算表明东水门长江大桥在设计抗震水平（设防烈度7级）下是安全的。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 本文研究的背景及意义

1．2 桥梁抗震分析研究现状

1．3 桥梁抗震分析研究的方法

1．3．1 静力理论

1．3．2 反应谱理论

1．3．3 动力理论

1．3．4 基于性能的抗震设计理论

1．4 地震动输入及最不利组合方式

1．5 论文主要内容

第二章 有限元分析模型的建立

2．1 工程概况

2．2 场地工程地震条件

2．3 有限元模型建立

2．3．1 桥梁结构非线性问题

2．3．2 地基与结构的相互作用

2．4 本章小结

第三章 动力特性分析

3．1 桥梁自振特性的有限元法

3．2 动力特性分析

3．3 不同结构的动力特性

3．4 本章小结

第四章 单索面稀索钢桁架梁斜拉桥地震反应谱分析

4．1 反应谱法的基本概念

4．2 反应谱法基本原理

4．3 反应谱法地震力的计算

4．3．1 单质点体系的反应谱分析

4．3．2 多质点体系的反应谱分析

4．4 反应谱的组合方法

4．5 东水门长江大桥反应谱分析

4．5．1 设计反应谱

4．5．2 工况输入

4．5．3 反应谱计算结果

4．6 本章小结

第五章 动态时程分析

5．1 概述

5．2 时程分析基本原理及方法

5．3 常用积分方法简介

5．4 地震波选取与输入

5．4．1 选取原则

5．4．2 地震波选取

5．4．3 地震动输入

5．4．4 分析相关说明

5．5 时程分析结果

5．5．1 顺桥向输入时程反应分析

5．5．2 横桥向输入时程反应分析

5．5．3 竖桥向输入时程反应分析

5．5．4 顺桥向+竖桥向输入时程反应分析

5．5．5 横桥向+竖桥向输入时程反应分析

5．6 抗震验算

5．7 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果