斜拉桥索力优化及多点随机地震响应分析

摘要

随着结构分析方法的完善，施工手段的改进，以及高强度材料的使用，斜拉桥从20世纪50年代开始得到快速发展。随着跨度的不断增大、结构形式的多样化，使斜拉桥在大跨度领域开始与悬索桥展开竞争，而其索力对梁塔的内力影响越来越显著，已成为控制全桥受力的关键。如何调整索力，使斜拉桥处于合理的受力状态，已成为斜拉桥设计中的关键问题。同时近年来的地震频发，严重地危害着人民的生命和财产的安全，大跨度桥梁是交通运输的枢纽工程，一旦发生地震，作为生命线工程之一的桥梁结构的破坏，将加重次生灾害的程度，导致更为严重的生命财产及经济损失。因此，对斜拉桥进行正确有效的抗震设计分析，确保其抗震安全性也具有非常重要的意义。本文具体的工作主要有： 1)在现有的斜拉桥索力优化方法的基础上，对斜拉桥成桥恒载初始索力的确定进行了讨论研究。选择影响矩阵法，以弯曲能量最小为优化目标，以索力上、下限及梁塔节点位移期望范围为约束条件来确定合理成桥状态，将索力优化转化为二次规划问题进行求解，并对某实际斜拉桥进行索力优化调整。 2)在随机振动的虚拟激励法基础上，在进行索力优化调整后，对某斜拉桥进行了考虑行波效应、部分相干效应和场地响应效应等空间变化效应的多点随机地震响应分析。讨论成桥索力对大跨度斜拉桥多点地震响应的影响。 3)在自主版权的结构分析软件BPEM程序基础上，引入DOT优化器，开发了斜拉桥索力优化功能，进而完善了桥梁结构分析系统。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1斜拉桥简介

1.1.1斜拉桥的发展历史

1.1.2斜拉桥的分类

1.1.3斜拉桥的发展趋势

1.2斜拉桥结构分析研究现状

1.2.1斜拉桥的静力计算分析

1.2.2斜拉桥施工状态的确定

1.2.3斜拉桥的抗震分析及方法介绍

1.3本文的研究工作

2斜拉桥合理成桥状态的确定

2.1索力优化设计的概念

2.1.1结构优化设计介绍

2.1.2索力优化的基本概念

2.1.3斜拉桥索力优化方法发展现状

2.1.4影响矩阵法

2.2算例分析

2.2.1验证算例

2.2.2 工程算例

2.3 小结

3 随机振动的虚拟激励法在斜拉桥抗震分析中的应用

3.1 结构抗震分析方法的介绍

3.1.1反应谱方法

3.1.2时程分析法

3.2随机振动方法

3.2.1考虑空间变化特性的地面模型

3.2.2随机振动的虚拟激励法

3.2.3算例分析

3.3 小结

4程序实现及功能开发

4.1程序实现

4.1.1 BPEM平台简介

4.1.2斜拉桥索力优化功能模块

4.1.3 DOT优化器简介

4.2 BPEM与DOT的对接

4.3 小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢