土层地震反应及其对悬索桥地震时程响应的影响

摘要

桥梁，特别是大跨度桥梁，往往处于交通咽喉上，一旦在地震中受损，短时间修复非常困难甚至不可能，给震后救灾和重建造成了巨大的障碍。大跨悬索桥的造价和社会影响远比一般桥大，对其在地震荷载作用下的响应和可能发生的破坏进行研究是非常必要的。
　　 地震动机制、地震波的传播特征以及地形地质构造上的不同，使得地震波在时间和空间上都是变化的。特别是悬索桥这样的结构，空间尺度庞大，地震时多点激励问题突出。所以，研究地震时地震波的多点激励对结构的地震反应显得尤为重要。论文的主要工作和得出的一些结论有:
　　 1.对大跨度结构的几种抗震分析方法进行了总结，对比了它们的优缺点。
　　 2.使用大型通用有限元计算软件ANSYS，建立某悬索桥空间有限元模型，计算该桥动力特性，并对其动力特性进行分析，计算得出桩-土相互作用使结构体系变柔，频率有所降低。
　　 3.论文采用一维分层土体等效线性化程序ERA对场地土层进行计算分析，计算得出由于地基上覆软弱土层的存在，使得地表地震反应较基岩有所放大。
　　 4.考虑桩-土相互作用、行波效应以及地震波传播方向等因素对悬索桥地震反应的影响，论文采用大质量法对某悬索桥进行地震时程反应计算，比较分析计算结果，得到以下结论:①桩-土相互作用使桥塔塔柱的纵向内力反应减小，使位移有所增加;②行波效应使悬索桥位移反应增加，使塔底和横梁的纵向内力反应减小，对刚度较大的塔柱更加有利;③由于激励的非一致性，行波效应对主梁的内力和位移反应影响很大;④行波激励时地震波沿桥纵向两个不同方向传播使塔底纵向弯矩反应不同。
　　 5.对于飘浮体系悬索桥，梁端纵向阻尼器的设置，①能够有效限制主梁在地震荷载下的纵向位移，对一致激励时的作用较明显，对行波激时主梁纵向位移限制作用相对较小;②使行波激励时塔顶纵向位移有所减小，对主梁跨中竖向位移影响不大;③使一致激励时的塔底纵向弯矩反应有所增大，行波激励时的塔底纵向弯矩减小。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 悬索桥发展概况

1．2 地震及其危害

1．3 课题研究的背景和意义

1．4 论文主要工作

第2章 结构地震反应分析方法

2．1 静力法

2．2 反应谱法

2．2．1 基本原理

2．2．2 反应谱理论的地震力计算

2．3 动态时程分析法

2．3．1 动态时程分析法的振动方程

2．3．2 振动方程的数值解法

2．4 本章小结

第3章 某大跨悬索桥有限元模型的建立与自振特性分析

3．1 大桥工程概况

3．2 有限元模型

3．2．1 桥面系

3．2．2 主缆和吊索

3．2．3 主塔

3．2．4 二期恒载

3．2．5 桩基础

3．2．6 边界条件及粘滞阻尼器的模拟

3．3 某悬索桥动力特性分析

3．3．1 桥梁结构动力特性计算方法

3．3．2 大桥自振特性计算结果

3．4 本章小结

第4章 地震时程反应分析

4．1 地震波的选择及输入

4．1．1 土体地震反应分析

4．2 大桥地震时程反应分析

4．2．1 内力反应分析

4．2．2 位移反应

4．3 本章小结

第5章 纵向阻尼器对悬索桥地震反应的影响

5．1 纵向阻尼器对位移反应的影响

5．2 纵向阻尼器对塔底弯矩反应的影响

5．2 本章小结

结论与展望

结论

不足与展望

致谢

参考文献