大跨度多塔斜拉桥主梁随机地震可靠性分析

摘要

建成的大跨度多塔斜拉桥在交通系统中具有重要的地位，其具有长大的跨越规模和复杂的结构体系，因而对其进行科学合理的抗震设计和分析，是当前的一个重要课题。作为抗震理论的重要组成部分，地震可靠性分析理论已经取得了长足进步，但是对于大跨度多塔斜拉桥的随机地震可靠性分析方面还研究较少。论文以已建成的嘉绍跨江大桥作为研究对象，考虑地震激励和主梁结构参数两方面的随机性，建立其可靠性分析方法，从而得到主梁的随机地震可靠性指标，并进行评价分析。论文的主要内容为:
　　1、系统梳理了结构随机地震可靠性分析方法，包括随机振动理论和多随机的可靠性分析方法两部分。前者包括地震动输入问题、地震动空间效应处理模型、随机地震响应功率谱方法，后者包括随机地震可靠性分析原理和结构可靠性分析理论两部分。
　　2、通过建立嘉绍大桥的有限元模型，并分析其动力特性，了解其振型分布特征，并进一步对嘉绍大桥的刚度特性作出判断。选定主梁弹性模量、泊松比和质量来分析其对桥梁动力特性的影响程度，计算结果表明三者都是桥梁动力特性的敏感因素，其中弹性模量和主梁质量的影响更为敏感。
　　3、采用随机振动方法求解嘉绍大桥在随机地震作用下的响应，比较了胡聿贤谱模型、欧进萍谱模型和杜修力谱模型下的响应影响，一维一致激励与三维一致激励下响应结果比较，以及考虑地震动的行波效应和相干效应对响应结果的影响。
　　4、基于现行桥梁抗震设计规范和首次超越机制建立起相应的功能函数和极限状态，并采用响应面方法，在不同样本点处进行随机振动分析以求得响应结果，拟合出主梁结构的功能函数显式表达，最后用经典的矩方法分析其可靠性。结果表明主梁在随机地震荷载作用下，结构参数随机性对可靠性指标有较大的影响;嘉绍大桥主梁在随机地震荷载作用下，其可靠度指标满足规范规定的结构目标可靠度要求，结果说明嘉绍大桥主梁在设计地震作用下具有足够的安全性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 前言

1．2 斜拉桥发展述评

1．3 大跨度多塔斜拉桥随机地震可靠性研究述评

1．3．1 结构随机振动理论

1．3．2 结构随机地震可靠性研究

1．4 论文的主要研究工作

第2章 结构随机地震可靠性分析理论

2．1 平稳地震动相关模型及参数确定

2．1．1 地震动功率谱相关模型

2．1．2 地震动空间效应相关描述模型

2．2 随机地震响应分析理论

2．3 地震可靠性分析理论

2．4 本章小结

第3章 结构动力特性分析

3．1 工程背景及结构模型

3．1．1 嘉绍大桥工程概况

3．1．2 嘉绍大桥有限元模型

3．2 动力特性分析

3．2．1 结构动力特性分析方法

3．2．2 嘉绍大桥动力特性分析结果

3．3 动力特性参数敏感性分析

3．4 本章小结

第4章 结构随机地震响应分析

4．1 不同地震动模型的响应对比

4．2 一致随机地震激励响应分析

4．2．1 一维一致激励响应分析

4．2．2 三维一致激励响应分析

4．3 震动空间特性影响分析

4．3．1 行波效应分析

4．3．2 相干效应分析

4．3．3 地震动空间特性影响总结

4．4 本章小结

第5章 主梁随机地震可靠性分析

5．1 结构可靠性分析理论

5．1．1 一次二阶矩法

5．1．2 响应面法

5．2 随机地震可靠性分析模型

5．2．1 结构破坏机制和准则

5．2．2 极限状态

5．3 主梁随机地震可靠性分析

5．4 本章小结

结论与展望

结论

展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及参加的科研工作