混凝土自锚式悬索桥动力性能研究

摘要

本文以主跨为158m的广西钦州市子材大桥为背景,在总结前人研究成果和各国设计经验的基础上,较为系统地对混凝土自锚式悬索桥动力特性及地震作用下的响应进行了研究。
　　(1)利用有限元分析软件Midas/Civil2010建立三维空间模型,在合理模拟自锚式悬索桥的边界条件和初始状态的基础上,对其进行动力特性分析,得出本桥主要的自振频率和振型,并与相同结构参数的地锚式悬索桥进行比较。结果显示:本桥低阶振型自振周期较长,一阶振型为纵漂,振型密集且有明显分组现象。
　　(2)讨论了恒载、主梁刚度、主塔刚度、主梁拱度及塔梁纵向连接刚度等结构参数的变化对混凝土自锚式悬索桥动力特性的影响规律。恒载变化、主梁竖向刚度、扭转刚度及主塔的纵向、横向刚度变化对动力特性影响较大,而主梁横向刚度对其影响不大。随主梁拱度增大,主梁纵漂频率有所减少,竖向、横向及扭转振动频率均增大,说明主梁刚度有所增大。塔梁纵向刚度的增大能有效遏制主梁纵漂,增大纵漂频率。
　　(3)利用反应谱法对该桥进行地震响应分析。主要探讨了设计地震反应谱的确定、振型组合方法的确定、振型参与系数及高阶振型的影响。并分别计算了纵向、横向和竖向地震分量作用下本桥的地震响应,并给出三向分量共同作用下的组合值。
　　(4)对本桥的地震响应进行时程分析,探讨了阻尼矩阵的确定和地震加速度时程的选取及输入。计算了结构在三向地震动时程同时输入下的地震响应值,并与反应谱分析结果进行比较,结果证明时程分析结果要比反应谱组合值大。
　　(5)分别采用时程分析法和反应谱分析法,研究了主梁拱度、塔梁纵向连接刚度和阻尼比对本桥地震响应的影响。结果证明:主梁拱度的变化对结构地震响应反应谱法及时程法的分析结果影响不是很显著;适当的纵向弹性连接刚度能有效改善桥梁结构的抗震性能;阻尼比对桥梁结构的地震响应影响很大,合理阻尼比的选取是提高桥梁地震响应分析精确度的关键。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1研究背景

1.2桥梁结构地震反应理论分析方法的发展

1.3大跨度桥梁抗震分析研究现状

1.4自锚式悬索桥动力特性及抗震分析的研究现状

1.5本文主要研究内容

第2章 混凝土自锚式悬索桥动力特性分析

2.1概述

2.2桥梁自振特性理论概述

2.3特殊桥梁建模与分析原则

2.4子材大桥有限元模型的建立

2.5子材大桥动力特性分析

2.6本章小结

第3章 结构参数变化对混凝土自锚式悬索桥动力特性的影响研究

3.1概述

3.2恒载变化对动力特性的影响

3.3主梁刚度变化对动力特性的影响

3.4塔柱刚度变化对动力特性的影响

3.5 主梁拱度对动力特性的影响

3.6塔梁纵向连接弹性刚度变化对动力特性的影响

3.7本章小结

第4章 混凝土自锚式悬索桥地震响应反应谱分析

4.1概述

4.2反应谱法的基本理论

4.3大跨度桥梁反应谱法需考虑的问题

4.4地震响应反应谱法分析结果

4.5主梁拱度对结构地震响应影响的反应谱分析

4.6塔梁纵向连接刚度对结构地震响应影响的反应谱分析

4.7阻尼对结构地震响应影响的反应谱分析

4.8本章小结

第5章 混凝土自锚式悬索桥地震响应时程分析

5.1概述

5.2地震响应时程分析理论

5.3钦州子材大桥地震波输入的选择

5.4 地震响应时程分析结果

5.5 主梁拱度对结构地震响应影响的时程分析

5.5塔梁纵向连接刚度对结构地震响应影响的时程分析

5.6阻尼对结构地震响应影响的时程分析

5.7本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢