临夏永靖跨水库悬索桥风振特性及非一致激励地震分析研究

摘要

近十年内，中国的经济飞速发展离不开基础设施建设的支撑，而桥梁的建设又起到交通运输发展中的纽带作用，因此中国在投资和政策方面均大力支持着桥梁的发展。悬索桥以其造型优美，跨越能力强等特点越来越多的被应用到中国的现代化建设发展中。但作为柔性结构，风荷载和地震力对其的影响尤为显著，许多大型悬索桥均因风荷载和地震力而毁坏，所以风荷载和地震力对悬索桥的影响引起了越来越多桥梁专家的重视。
　　本篇文章依托临夏永靖跨水库悬索桥工程，依靠大型有限元计算软件，对悬索桥的结构动力特性、风致振动效应和地震响应进行了分析，主要的研究内容如下所示:
　　1.简单描述对中国、欧洲及亚洲的典型悬索桥的历史与发展，罗列了世界悬索桥风毁事故的典型事例，，并且介绍了悬索桥抗震理论的建立背景。
　　2.对大跨度悬索桥的动力分析理论及方法进行了介绍，其中包括非受迫振动下的悬索桥基本微分方程和空间有限元分析方法的建立，同时阐述了悬索桥风致振动理论和非一致激励地震理论的基本观点和分析方法。
　　3.论文依托临夏永靖跨水库悬索桥工程，采用不同的大型有限元计算软件，如SAP2000和MIDAS，有针对性的对设置中央风扣和不设中央风扣两种情况下的自振频率和周期等结构动力特性进行了分析，计算了悬索桥各个主要组成构件的抗风性能。同时依据风致振动理论，对临夏永靖垮水库悬索桥的颤振效应和驰振效应进行了计算。
　　4.以临夏永靖跨水库悬索桥工程为工程背景，采用BNLAS悬索桥专用有限元软件对大桥进行了反应谱分析，并对塔顶、塔底、梁端和跨中等关键截面及位置的内力和位移进行了研究。由于悬索桥地震响应分析方法一般采用反应谱分析法和时程分析法相结合进行，故对地震波的选取方法进行了简单阐述，同时依据规范要求及大桥建设区域的地理特性选取了六种典型地震波，主要考虑横向地震反应作用对大桥关键截面及位置的时程效应进行了研究。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 悬索桥的发展进程

1．1．1 我国悬索桥的发展进程及建设

1．1．2 国外悬索桥的发展进程及建设

1．2 大跨度悬索桥的组成及特点

1．3 悬索桥风毁事故及抗震发展背景

1．4 本文的研究目的与思路

2 大跨度悬索桥的动力分析理论

2．1 悬索桥非受迫振动基本微分方程

2．2 悬索桥非受迫振动的有限元理论

2．2．1 计算假定

2．2．2 空间有限元分析

2．3 强迫振动理论

2．3．1 风致振动理论分析

2．3．2 大跨度悬索桥的地震激励模型及地震反应分析

3 临夏永靖跨水库悬索桥风振效应分析

3．1 大跨度悬索桥风振

3．2 大跨度悬索桥动力特性

3．2．1 临夏永靖跨水库大桥工程背景概述

3．2．2 临夏永靖跨水库大桥有限元模型

3．2．3 临夏永靖跨水库大桥风荷载计算

3．2．4 动力特性计算

3．3 风致振动分析

3．3．1 静力稳定性检算

3．3．2 颤振分析

3．3．3 驰振分析

3．4 空缆施工阶段桥塔抗风计算

3．4．1 静风荷载计算

3．4．2 塔静风承载力计算

3．4．3 桥塔稳定计算

3．4．4 静风荷载作用下侧向位移计算

3．5 本章小结

4 大跨度悬索桥非一致激励抗震分析

4．1 非一致激励作用下分析方法

4．2 临夏永靖跨水库大桥反应谱法结构分析

4．2．1 反应谱分析中的参数选取及方法

4．2．2 桥塔地震反应计算结果

4．2．3 加劲梁地震反应计算结果

4．2．4 主缆、吊索地震反应分析结果

4．2．5 反应谱分析

4．3 临夏永靖跨水库大桥地震波的选取

4．4 临夏永靖跨水库大桥时程分析法结构分析

4．4．1 Hellywood Storage P．E地震波地震反应

4．4．2 Mexico City地震波地震反应

4．4．3 Northridge地震波地震反应

4．4．4 Parkfield Cholame地震波地震反应

4．4．5 El Centro地震波地震反应

4．4．6 Taft厅地震波地震反应

4．5 对地震波的组合

4．6 本章小结

5 全文总结

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果