大跨度斜拉拱桥抗震性能研究

摘要

本文研究了大跨度斜拉拱桥抗震性能。 大跨度斜拉钢管混凝土拱桥是最近几年才出现的一种斜拉桥与钢管混凝土拱桥组合而成的新型桥，它不但展示了斜拉桥和拱桥的各自特点，使两种桥型的优点得到互补，而且实现了桥梁美学上的一次突破—拱上作用斜拉索使桥梁显得更加美观。目前，人们对大跨度桥梁的抗震研究开始重视，并取得了一些研究成果。然而，对于大跨度斜拉钢管混凝土拱桥这一新型桥梁结构，相关的抗震研究还非常少，这对这类桥型力学性能的全面认识以及合理设计是不利的。 基于此，以湘潭四大桥为工程依托，针对大跨度斜拉钢管混凝土拱桥抗震性能，进行了以下几个方面的研究。 1.总结了现有非一致地震激励模型的研究，并基于Harichandran&Vanmarche一维相干函数模型，采用矢量随机过程理论，提出了与实桥工程地质条件相适应的非一致地震激励模型。 2.以湘潭四大桥为工程背景，利用ANSYS对其进行了三维非一致激励下的地震响应分析。同时探讨了主拱肋内倾角、吊杆布置形式、横撑型式、斜拉索在拱上位置、宽跨比和主拱弦管刚度等因素对大跨度斜拉钢管混凝土拱桥的抗震性能的影响。 3.利用考虑了几何非线性的空间梁单元和小应变、大变形条件下的钢管混凝土的弹塑性空间梁单元，对大跨度斜拉钢管混凝土拱桥进行了几何与材料非线性的时程分析，对比研究了大跨度斜拉钢管混凝土拱桥与相同跨径中承式拱桥的几何非线性抗震性能，同时应用最大反应塑性率的概念对大跨度斜拉钢管混凝土拱桥的材料非线性地震响应进了评价。 4.利用多维随机振动理论，对比分析了大跨度斜拉钢管混凝土拱桥与相同跨径中承式拱桥的抗震性能。