大跨度混合梁斜拉桥抗震分析研究

摘要

大跨度桥梁一旦遭到地震的严重破坏甚至倒塌，不仅造成交通线本身巨大的损失，导致震区交通的瘫痪，加大救灾工作难度，而且加重次生灾害导致生命财产以及间接经济的损失。大跨度混合梁斜拉桥一般主塔高、跨度大，结构受力复杂，因而其抗震分析研究十分重要。
　　本文以拟建的结构非对称红水河混合梁斜拉桥为工程背景，借助有限元分析软件，建立该桥空间有限元模型，对其动力特性、抗震性能进行计算分析，探讨行波效应和余震对结构受力性能的影响。主要工作和研究成果如下:
　　(1)对桩-土相互作用模拟方法进行了探讨，建立了红水河混合梁斜拉桥的动力有限元模型，对其动力特性进行了计算分析。结果表明该桥模态分布较密，前十五阶自振频率低于1Hz。
　　(2)采用反应谱法和动力时程分析法，分别计算分析了该结构在E1和E2地震下纵向+竖向和横向+竖向2种组合下的内力、位移和应力响应，并对比分析了两种方法计算地震响应的结果。两种方法计算结果均表明，该桥在E1地震下，构件处于弹性状态;在E2地震下桥墩局部区域出现裂缝，满足小震不坏、大震不倒的基本要求。
　　(3)在动力时程分析法基础上，考虑行波效应对红水河混合梁斜拉桥地震响应的影响，对比分析了4种波速和一致激励下结构的纵向位移和内力的变化情况。
　　(4)采用刚度折减法来模拟主震过后各桥墩的损伤，计算结构在余震作用下的响应，分析和对比了结构在E1地震和E2地震的位移和应力的变化情况。结果表明:余震能对桥梁造成接近主震的破坏。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题的背景及意义

1．2 混合梁斜拉桥的国内外发展现状

1．3 大跨度桥梁抗震研究的现状及存在问题

1．3．1 大跨度桥梁抗震设计现状

1．3．2 大跨度桥梁抗震研究存在的问题

1．4 桥梁抗震分析方法

1．4．1 反应谱分析理论

1．4．2 动力时程分析理论

1．5 本文主要研究内容

2 红水河大桥有限元分析与动力特性分析

2．1 工程概况

2．1．1 主要技术标准

2．1．2 斜拉桥布置及结构设计

2．1．3 桥址场地工程地质条件

2．2 有限元模拟方法

2．2．1 主要构件材料及性能

2．2．2 桥梁上部结构和桥墩的模拟

2．2．3 桥梁支座和基础的模拟

2．3 红水河大桥动力特性分析

2．3．1 红水河混合梁斜拉桥自振频率

2．3．2 红水河混合梁斜拉桥部分振型

2．4 本章小结

3 大跨度混合梁斜拉桥反应谱分析

3．1 混合梁斜拉桥地震反应谱计算分析

3．1．1 地震作用组合

3．1．2 反应谱计算说明

3．1．3 E1地震作用下反应谱结果和分析

3．1．4 E2地震作用下反应谱结果和分析

3．2 本章小结

4 大跨度混合梁斜拉桥地震时程响应计算分析

4．1 不考虑行波效应下地震响应计算分析

4．1．1 E1地震作用下时程响应结果和分析

4．1．2 E2地震作用下时程响应结果和分析

4．2 反应谱分析和时程分析在各工况下的结果对比

4．2．1 关键位置的内力及应力对比分析

4．2．2 控制截面位置的位移对比分析

4．3 本章小结

5 混合梁斜拉桥在非一致激励和强余震下的地震响应

5．1 考虑行波效应的地震响应分析计算

5．1．1 计算假定

5．1．2 行波效应对结构位移地震响应的影响

5．1．3 行波效应对结构内力地震响应的影响

5．2 强余震的地震响应分析

5．2．1 余震对结构位移地震响应的影响

5．2．2 余震对结构应力地震响应的影响

5．3 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读学位期间参加的科研项目

致谢