桩土效应对独塔混合梁斜拉桥地震响应的影响研究

摘要

在斜拉桥桥族当中，混合梁斜拉桥虽诞生得较晚，但近二十年来其发展势头最为迅猛，目前已成为大跨及超大跨斜拉桥的顶峰代表及未来建设标杆。混合梁斜拉桥性能独特，应用广泛，对其开展地震响应分析，研究其地震响应规律，探讨其在地震下可能发生的破坏形态和破坏机理，这无疑对此类桥未来的抗震研究的理论进展还是工程实践应用皆有重大意义。本文在已有国内外大跨斜拉桥地震响应研究和斜拉桥桩—土—结构相互作用研究基础上，研究了桩—土相互作用对独塔混合梁斜拉桥地震响应的影响，研究主要内容如下：
　　（1）总结了混合梁斜拉桥发展历程及其结构特点，简要阐述了国内外学者关于大跨斜拉桥地震响应研究和斜拉桥桩—土—结构相互作用研究的现状。
　　（2）以新建潜江铁路支线岳口汉江特大桥为工程背景，选取midas Civil2015建立了两个有限元动力计算模型，其中一个为没有考虑桩—土相互作用的动力计算模型Ⅰ（即无桩模型），另一个为考虑了桩—土相互作用的动力计算模型Ⅱ（即有桩模型）。然后选取多重Ritz向量法计算了无桩模型和有桩模型的动力自振特性并将两模型在所有振型模态下的有效振型参与质量系数进行对比，根据该桥设防水准和桥址处的场地条件选定规范设计反应谱，然后对有无桩基模型分别进行了两种地震水平的五种工况下的地震响应反应谱分析。
　　（3）结合岳口汉江特大桥的场地条件，参照相关规范选出了最符合要求的pel_90_san波，并依据反应谱分析时多遇和罕遇地震水平设计反应谱的设计加速度对选定波进行峰值调整后作为地震动输入，对有无桩基模型开展了一致激励模式下的的五种工况下的地震响应时程分析。
　　（4）将岳口汉江特大桥通过反应谱法和时程分析法得到的结构控制截面或控制点的地震最大内力响应和最大位移响应开展比较研究，得出相关结论：两种方法计算符合规范要求；当分析独塔混合梁斜拉桥在地震作用下的响应时桩—土相互作用影响显著、不容忽视，并建议为了桥梁结构安全的考虑尽量采用有桩模型进行地震响应分析。本文研究成果可供未来同类型桥梁的地震响应分析及其相关抗震设计作参考。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 混合梁斜拉桥发展概况

1.2 混合梁斜拉桥特点简述

1.3 大跨斜拉桥地震响应研究现状

1.4 斜拉桥桩—土—结构相互作用研究现状

1.5 本文主要研究内容

第2章 岳口汉江特大桥有限元模型的建立

2.1 岳口汉江特大桥工程概况

2.2 岳口汉江特大桥动力计算模型的建立

2.3 本章小结

第3章 岳口汉江特大桥自振特性分析

3.1 结构自振特性计算方法

3.2 结构自振特性计算结果与分析

3.3 本章小结

第4章 岳口汉江特大桥反应谱分析

4.1 反应谱理论简介

4.2 岳口汉江特大桥反应谱的选择

4.3 地震作用下反应谱分析

4.4 本章小结

第5章 岳口汉江特大桥时程分析

5.1 时程分析理论简介

5.2 地震动输入

5.3 阻尼矩阵计算

5.4 一致激励下的地震时程响应分析

5.5 时程分析法与反应谱法分析结果对比

5.6 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献