下承式钢管混凝土拱桥地震响应分析

摘要

钢管混凝土拱桥以其科学合理的受力特性，新颖优美的结构形式而受到了桥梁科技工作者的青睐。由于钢管混凝土拱桥受力比较复杂，其抗震问题一直是钢管混凝土拱桥有待深入探讨的问题。本文将以南河特大桥为工程背景，具体工作有以下几个方面:
　　(1)利用弹性节点支撑模拟桩土效应，计算南河特大桥模拟桩土效应时所需的土层刚度;对南河特大桥建立考虑桩土效应的空间模型，求解该桥的固有频率和振型。
　　(2)依据选波的原则，调整所选的三条地震波后，采用纵向输入和三维地震输入的动态时程分析方法，计算南河特大桥地震作用下拱肋控制截面的位移和内力，并与反应谱结果进行对比，将其结果以折线图的形式呈现出来。
　　(3)重新划分桩单元，计算土弹簧的刚度值，建立该种模拟方式下的空间模型，分别计算出纵向输入和三维地震输入作用下的响应，对比分析两种方案的结果，表明该种简化方式是满足精度要求的。同时考虑地震输入角度、阻尼比以及桩底模拟方式等几个因素对桥梁地震反应的影响。
　　(4)采用pushover方法，考虑加速度常量加载和归一化模态加载两种加载模式对于性能点求解的影响。绘制出桥墩X方向、Y方向上的pushover曲线，通过公式把pushover曲线转换需求谱曲线，同时计算两方向上的性能点。利用现行抗震规范求解纵横两方向上的容许位移，从而对南河特大桥桥墩的抗震性能做出评判。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 钢管混凝土拱桥的优点和发展概况

1．2 钢管混凝土拱桥地震响应的研究现状

1．3 本文研究的主要内容

2 桥梁结构地震反应分析的理论方法

2．1 桥梁结构地震反应分析方法

2．1．1 弹性静力法

2．1．2 反应谱法

2．1．3 时程反应法

2．2 结构响应的两种积分方法

2．2．1 振型叠加法

2．2．2 直接积分法

3 桩土耦合作用的模拟和自振特性计算

3．1 有限元建模

3．2 桩土耦合作用模拟说明

3．2．1 模拟方式

3．2．2 “m”法中比例系数取值

3．3 南河特大桥的自振特性分析

3．3．1 自振频率的计算原理

3．3．2 自振特性分析结果

3．4 本章小结

4 南河特大桥动态时程分析

4．1 地震波的选取和调整

4．2 纵向地震波作用下动态时程分析结果

4．2．1 位移结果

4．2．2 内力结果

4．3 三维地震波作用下动态时程分析结果

4．3．1 位移结果

4．3．2 内力结果

4．4 本章小结

5 基于简化方式的地震响应分析及影响因素研究

5．1 纵向地震波激励下两种方案结果对比

5．1．1 位移结果对比分析

5．1．2 内力结果对比分析

5．2 三维地震波激励下两种方案结果对比

5．2．1 位移结果对比分析

5．2．2 内力结果对比分析

5．3 影响桥梁地震响应的因素的研究

5．3．1 桩底约束方式的影响

5．3．2 地震波输入角度的影响

5．3．3 阻尼比的影响

5．4 本章小结

6 基于Pushover计算的抗震性能评价

6．1 材料的本构模型

6．1．1 混凝土的本构模型

6．1．2 钢材的本构模型

6．2 利用M-φ曲线求解屈服弯矩和屈服曲率

6．3 Pushover侧向力加载模式

6．4 Pushover曲线转化能力谱曲线

6．5 南河特大桥桥墩Pushover计算

6．5．1 模型的建立

6．5．2 结构的能力曲线和能力谱曲线

6．5．3 结构的性能点

6．5．4 桥墩的容许位移求解及抗震评价

6．6 本章小结

7 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

致谢

参考文献