钢管混凝土高墩大跨连续刚构桥地震响应分析

摘要

随着近年来我国高速公路建设逐渐由平原微丘区向山岭重丘区发展，桥梁的跨度越来越大，桥塔越来越高，体系也越来越柔，同时随着新材料和新工艺在桥梁工程中不断地得到成功的应用，钢管混凝土组合结构作为新型结构之一，首次被应用于跨越峡谷的特大跨度刚构桥中，这对大跨度桥梁的抗震研究提出了许多新的课题。
　　 有鉴于此，本文以雅泸高速公路荥经段的腊八斤特大桥为工程背景，对钢管混凝土高墩大跨刚构桥进行地震反应谱分析和时程分析。主要研究内容包括：
　　 1、按是否在两幅桥之间安装横向联系和考虑桩—土—结构相互作用，建立了3种动力学计算模型，分别分析了其动力特性。
　　 2、对每种模型进行反应谱分析和一致激励下地震时程反应分析，比较了反应谱和时程分析的结果，并分别输入不同波速的地震波，进行了行波效应分析。
　　 3、采用不同的地震波研究了桥墩材料和墩截面的变化对连续刚构桥的地震反应影响。
　　 通过以上分析，得到了一些结论，主要包括：
　　 (1)设置横向联系提高了结构的横向刚度，削弱了结构的横向振动，增加了桥墩轴力，减少了墩底面内弯矩；桩—土—结构相互作用降低了结构的自振频率，跨中弯矩增加明显；竖向地震力作用增加了结构轴力和主梁弯矩。
　　 (2)对比反应谱结果，一致激励时程分析得到的结构位移和内力结果都偏小，结构设计时宜按较大值进行控制设计。
　　 (3)行波效应对高墩大跨连续刚构桥的影响不可忽略，跨中、墩顶和墩底弯矩随着视波速的变化均有不同程度的变化。
　　 (4)墩截面的变化相比较于墩材料对结构地震响应更加明显，另外地震波的选择对桥梁的地震响应影响较大。
　　 期望以上结论能对同类桥梁的抗震设计、施工及后期养护提供有意义的借鉴。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1概述

1.2国内外研究现状

1.2.1高墩大跨预应力刚构桥研究现状

1.2.2 CFST在桥梁工程中的应用研究

1.2.3大跨度连续刚构桥抗震设计现状

1.3本文的研究内容

第二章桥梁结构地震反应分析方法

2.1概述

2.2反应谱法

2.2.1反应谱概念

2.2.2反应谱基本原理

2.2.3反应谱理论的地震力计算

2.2.4反应谱的组合

2.3动力时程分析法

2.3.1动力时程分析法概念

2.3.2动力时程分析法的发展过程简介

2.3.3增量动力平衡方程的建立

2.3.4动力时程方法的计算

2.4地震波的选择和输入模式

2.5本章小结

第三章桥梁结构有限元模型分析

3.1工程概况

3.2有限元模型研究

3.3自振特性影响参数

3.3.1横向联系的影响分析

3.3.2桩土效应的影响分析

3.4本章小结

第四章连续刚构桥的地震反应谱分析

4.1地震动输入模式

4.2反应谱分析计算结果

4.2.1计算结果

4.2.2图例比较

4.3结果分析

4.3.1位移分析

4.3.2内力分析

4.4本章小结

第五章连续刚构桥地震时程分析

5.1地震波的输入

5.2时程分析计算结果

5.2.1时程曲线图比较

5.2.2计算结果比较

5.3时程分析与反应谱分析结果比较

5.4地震动空间变异性分析工况及计算结果

5.4.1计算结果比较

5.4.2时程曲线图比较

5.4.3计算结果比较

5.5本章小结

第六章刚构桥地震反应参数影响分析

6.1模型选取

6.2模型频率分析

6.3顺桥向激励响应分析

6.3.1墩底和主梁跨中轴力分析

6.3.2桥墩墩底顺桥向最大弯矩分析

6.3.3桥墩墩顶顺桥向最大弯矩分析

6.3.4主梁跨中顺桥向最大弯矩分析

6.4横桥向激励响应分析

6.4.1桥墩墩底横桥向最大弯矩分析

6.4.2桥墩墩顶横桥向最大弯矩分析

6.4.3主梁跨中横桥向最大弯矩分析

6.5本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录