郑万铁路主跨128m尼尔森体系系杆拱桥动力特性与抗震性能研究

摘要

目前，针对尼尔森体系系杆拱桥动力性能方面的研究主要集中在成桥阶段，主要集中在动力特性与抗震性能方面。本文以郑万128m尼尔森体系系杆拱桥为背景，针对该桥梁施工周期长，而处于施工期的桥梁整体性不强、承载力较弱这一方面问题，具体探讨了系杆拱桥施工阶段动力特性与抗震性能。
　　本文运用有限元软件Midas Civil建立了郑万铁路128m尼尔森体系系杆拱桥的有限元模型，运用反应谱分析方法与时程分析方法，对大桥成桥阶段的动力特性与抗震性能进行了分析，评述了该桥成桥状态的抗震性能。其次，针对该桥技术含量高、建设周期长的特点，选用下承式系杆拱桥“先梁后拱”与“先拱后梁”两种施工方法。分别进行了桥梁施工各个阶段的具体划分与建模，运用反应谱分析方法与时程分析方法对处于施工期的钢管混凝土系杆拱桥进行了地震相应分析。主要得到了以下结论:
　　(1)本文实例系杆拱桥的振动基频为0.72Hz，对应的振型为拱肋横向对称弯曲。这表明该桥结构刚度较好。在三向震动输入的情况下，每一方向震动输入对应桥梁结构位移的主要方向。每一方向震动输入，对桥梁结构产生的内力主要作用不同。在顺桥向震动输入情况下，拱顶的最大应力值最大。在横桥向震动输入情况下，最大应力值远大于其它两个方向震动输入所引起的应力值，拱上应力由拱脚向拱顶递减，系梁应力由梁端向跨中增大。
　　(2)对系杆拱桥按“先梁后拱”与“先拱后梁”施工方法进行了施工阶段反应谱分析与时程分析结果进行了比较分析，得到“先梁后拱”施工方法在抗震方面整体优于“先拱后梁”施工方法。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 系杆拱桥的发展与特点

1．2 桥梁与地震

1．3 本文的主要工作

第2章 系杆拱桥的动力特性与反应谱分析

2．1 结构动力学相关理论

2．1．1 自振特性计算原理

2．1．1 反应谱分析理论

2．2 工程背景简介

2．3 动力特性分析

2．4 地震反应谱分析

2．4．2 谱曲线的选取

2．4．3 三向震动输入反应谱结果

2．5 本章小结

3．1 地震时程分析

3．1．1 时程分析理论

3．1．2 时程曲线的选取

3．1．3 时程分析结果

3．2 反应谱分析与时程分析结果比较

3．2．1 位移结果对比分析

3．2．2 内力结果对比分析

3．2．3 应力结果对比分析

3．3 本章小结

第4章 “先梁后拱”工法施工阶段地震响应分析

4．1 “先梁后拱”工法施工概况

4．2 系梁现浇完成阶段地震响应分析

4．2．1 系梁现浇完成阶段自振特性分析

4．2．2 系梁现浇完成阶段地震分析结果

4．3 主拱施工完成阶段地震响应分析

4．3．1 主拱施工完成阶段自振特性分析

4．3．3 主拱施工完成阶段地震分析结果

4．4 吊杆施工完成阶段地震响应分析

4．4．1 吊杆施工完成阶段自振特性分析

4．4．2 吊杆施工完成阶段地震分析结果

4．5 各施工阶段自振特性与地震响应分析结果比较

4．6 本章小结

第5章 “先拱后梁’’工法施工阶段地震响应分析

5．1 “先拱后梁”工法施工概况

5．2 主拱圈吊装完成阶段地震响应分析

5．2．1 主拱圈吊装完成阶段自振特性分析

5．2．2 主拱圈吊装完成阶段地震分析结果

5．3 3#系梁吊装完成阶段地震响应分析

5．3．1 3#系梁吊装完成阶段自振特性分析

5．3．2 3#系梁吊装完成阶段地震分析结果

5．4 7#系梁吊装完成阶段地震响应分析

5．4．1 7#系梁吊装完成阶段自振特性分析

5．4．2 7#系梁吊装完成阶段地震分析结果

5．5 各施工阶段自振特性与地震响应分析结果比较

5．6 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间的研究成果