近海斜拉桥单塔结构振动台模型试验研究

摘要

随着经济的快速发展，桥梁在基础设施中也扮演着越来越重要的角色。大型桥梁工程的修建，为各地区之间的交流提供便利，也使许多受自然条件阻隔的地区联系到一起。桥梁是交通运输线上重要的组成部分，桥梁结构破坏所产生的后果是相当严重的。我国大部分地区处于地震区，近年来修建的大型跨江跨海桥梁大多受到潜在地震作用的威胁。在这种情况下，对于大型桥梁的抗震研究具有重要的现实意义。
　　本文以拟设计建造的大型深水斜拉桥为研究对象，通过振动台动力模型试验，研究斜拉桥单塔结构受到地震作用时，动水压力对结构振动特性和动力响应的影响，以及桥塔结构的损伤规律。通过对桥塔结构进行动力分析，研究动水压力对大型深水工程的影响程度。探究对大型工程结构进行小比例尺的动力模型试验的合理性。对振动台动力模型试验的整个过程进行了详细的论述。重点阐述模型的设计和振动台试验的实施过程。通过本文研究得到一些结论，为未来桥梁动力模型试验提供有价值的参考。
　　(1)通过材料试验，研究微粒混凝土的抗压强度和弹性模量受水灰比、骨料级配、橡胶颗粒添加量的影响。结果表明，水灰比的增大会使微粒混凝土的弹性模量和抗压强度明显降低。具有粗细混合骨料的微粒混凝土比只有一种颗径骨料的微粒混凝土的力学性能更加优越。当橡胶颗料用量增加时，微粒混凝土的抗压强度和弹性模量减小。但是加入过多的橡胶颗粒会增大微粒混凝土自身的离散性。试验表明微粒混凝土是一种较好的动力模型仿真材料。
　　(2)振动台动力模型试验是工程结构抗震研究的重要方法。通过对深水斜拉桥单塔结构实施振动台试验，研究由桥塔和群桩基础组成的单塔结构在地震作用下的振动特性和动力响应。研究表明桥塔底部和桥塔下横梁处是结构的薄弱部位。结构的动力特性受周围水体的影响较大。桥塔结构与群桩基础相比更容易损伤，在设计时应格外关注。
　　(3)受到水体包围的结构当遭遇地震作用时会受到周围水体的动水压力。通过数值模拟，研究动水压力对斜拉桥单塔结构的影响。结果表明动水压力降低结构的自振频率，进而增大了在地震作用下结构的动力响应。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 桥梁震害分析

1．3 桥梁振动台模型试验研究现状

1．4 本文的主要研究工作

2 微粒混凝土配合比设计

2．1 微粒混凝土简介

2．1．1 应用背景

2．1．2 研究现状

2．1．3 材料特点

2．2 材料试验

2．2．1 试验原材料

2．2．2 试验操作流程

2．3 微粒混凝土配合比确定

2．4 小结

3 斜拉桥单塔结构振动台模型试验

3．1 工程背景

3．2 动力模型试验相似理论及相似比设计

3．2．1 相似理论基本定理

3．2．2 相似准则的导出方法

3．2．3 动力模型设计相似技巧

3．3 振动台模型试验实施过程

3．3．1 桥塔模型相似比设计

3．3．2 桥塔模型设计及制作

3．3．3 试验设备

3．3．4 试验加载

3．4 试验现象

3．5 结果分析

3．6 小结

4 考虑动水压力影响的结构动力响应分析

4．1 引言

4．1．1 研究背景

4．1．2 研究现状

4．2 动水压力计算方法

4．2．1 Morison方程法

4．2．2 辐射波浪法

4．2．3 规范方法

4．3 斜拉桥单塔结构动力响应分析

4．3．1 单塔结构模型建模及计算

4．3．2 动水压力影响分析

4．4 小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢