ZTH钢管混凝土V型刚构龙头拱桥地震响应分析

摘要

ZTH龙头拱桥为曲线钢箱梁V型刚构钢管混凝土组合拱桥，跨度为(2×30+80+2×30)m，宽29.5米，主梁曲率半径为400m。桥址场地类别为Ⅱ类，地震设防烈度为Ⅶ度。本文对该桥的抗震性能作了系统的研究，主要工作和成果如下:
　　1、根据ZTH龙头拱桥的结构特点，对曲线钢箱梁、钢-混结合段、钢管混凝土拱、V型刚构斜腿、桩-土相互作用和支座等抗震分析的有限元模拟方法进行了探讨，建立了ZTH龙头拱桥的动力有限元模型，完成了动力特性研究。
　　2、采用标准反应谱曲线作为地震动输入，对ZTH龙头拱桥完成了反应谱分析，研究了E1和E2地震力作用下结构各关键位置的位移和应力等地震响应。
　　3、采用El Centro Site，180°地震波作为地震动输入，对ZTH龙头拱桥完成了时程分析，研究了E1地震和E2地震过程中结构各关键位置每一瞬时的位移和应力等地震响应。将时程分析的结果与反应谱分析的结果进行了对比，结果表明:时程分析桥梁的响应都略大于反应谱分析。
　　4、对ZTH龙头拱桥的抗震性能作出了评价。ZTH龙头拱桥尽管上部龙头较重但由于采用了V型刚构，混凝土斜腿将下部结构和上部钢箱梁连成一个整体，改善了桥梁的抗震性能，满足小震不坏大震不倒的要求。
　　本文的分析方法和研究成果为ZTH龙头拱桥抗震设计提供了依据，也为同类钢管混凝土V型刚构拱桥的抗震分析提供了参考。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 本文的目的与意义

1．2 桥梁震害

1．3 桥梁的抗震研究概况

1．3．1 桥梁抗震设防标准及破坏准则

1．3．2 桥梁抗震的分析方法

1．3．3 ZTH龙头拱桥的特点和抗震分析的必要性

1．4 本文的思路与主要研究内容

2 ZTH龙头拱桥抗震分析的有限元模拟方法

2．1 引言

2．2 工程背景

2．2．1 桥梁设计基本参数

2．2．2 桥梁下部结构说明

2．3 地震设计参数

2．4 全桥有限元模拟方法

2．4．1 曲线钢箱梁的模拟

2．4．2 钢混结合段的模拟

2．4．3 钢管混凝土拱的模拟

2．4．4 V型刚构斜腿的模拟

2．4．5 支座的模拟

2．4．6 桩-土互相作用的模拟

2．4．7 空间有限元模型

2．4．8 计算参数与荷载工况

2．5 结构自振特性分析

2．6 本章小结

3 ZTH龙头拱桥地震响应的反应谱分析

3．1 反应谱法

3．1．1 反应谱理论与方法

3．1．2 反应谱计算方法

3．2 ZTH龙头拱桥的反应谱分析

3．3 E1地震作用下的反应谱分析

3．3．1 位移的分析

3．3．2 应力的分析

3．4 E2地震作用下的反应谱分析

3．4．1 位移的分析

3．4．2 应力的分析

3．5 本章小结

4 ZTH龙头拱桥地震响应的时程分析

4．1 动态时程分析法

4．1．1 时程分析的原理与计算方法

4．1．2 地震时程曲线的选取

4．2 ZTH龙头拱桥的时程分析

4．3 E1地震作用下的时程分析

4．3．1 位移的分析

4．3．2 应力的分析

4．4 E2地震作用下的时程分析

4．4．1 位移的分析

4．4．2 应力的分析

4．5 反应谱分析结果与时程分析结果的对比

4．5．1 位移对比分析

4．5．2 应力对比分析

4．6 ZTH龙头拱桥抗震性能的综合评价

4．7 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果目录

致谢