大距度钢管混凝土拱桥几何、材料非线性地震反应分析

摘要

文中推导出地震波作用下多自由度体系的动力方程和Newmark-β数值积分法的增量计算公式;建立钢管混凝土搭配桥的空间杆系计算模型;用Fortran90语言编制了动力计算程序.程序中考虑钢管混凝土拱桥几何、材料非线性和几何材料非线性因素,并采用子空间迭代法计算结构的自振特性;用拖动坐标法考虑大变形效应;用几何刚度矩阵修正弹性铡度矩阵的方法来计入弯矩-轴力耦合效应;用折减刚度法来考虑材料非线性的影响.文中最后以EI-Centro波作为地震输入,对湖北省秭归县龙潭河大桥进行了一维、二维和三维的非线性地震反应分析.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1地震的基本概念

1.2桥梁抗震概述

1.3桥梁抗震计算的地震力理论

1.3.1静力法

1.3.2动力法—反应谱理论

1.3.3动态时程分析法

1.4钢管混凝土拱桥概述

1.5桥梁抗震的研究内容及现状

1.5.1结构建模

1.5.2地震激励模型

1.5.3桥梁非线性地震反应分析

1.6本文主要的研究内容

第2章大跨度钢管混凝土拱桥的非线性分析

2.1几何非线性问题

2.1.1引起大跨度钢管混凝土拱桥几何非线性的因素

2.1.2几何非线性平衡方程的建立

2.2材料非线性问题

2.2.1恢复力模型

2.2.2材料非线性问题的求解

2.3几何材料非线性问题

第3章钢管混凝土拱桥的动力分析

3.1运动方程的建立

3.2结构的自振特性及其求解

3.2.1桥梁结构的自振特性

3.2.2子空间迭代法

3.3运动方程的数值解法

3.3.1 NEWMARK-B法

3.3.2计算步骤

3.4地震波的选择和行波效应

3.4.1地震波的选择

3.4.2行波效应

第4章结构非线性地震反应分析程序的编制

4.1空间梁单元

4.1.1空间梁单元的弹性刚度矩阵[K'E]e

4.1.2空间梁单元的几何刚度矩阵[K'D]e

4.1.3空间梁单元的对角质量矩阵[M']e

4.1.4空间梁单元的坐标转换矩阵[T]

4.2空间杆单元

4.2.1空间杆单元的弹性刚度矩阵[K'E]e

4.2.2空间杆单元的几何刚度矩阵[K'D]e

4.2.3空间杆单元的对角质量矩阵[M']e

4.2.4空间杆单元坐标转换矩阵[T]

4.3单元的阻尼矩阵[C']e

4.4程序的实现

4.5程序的验证

第5章大跨度钢管混凝土拱桥非线性地震反应分析

5.1大桥简介

5.1.1计算模型

5.1.2主从关系

5.2结构自振特性分析

5.3非线性地震反应分析

5.3.1一维非线性地震反应分析

5.3.2二维非线性地震反应分析

5.3.3三维非线性地震反应分析

5.4三种规范的对比

结论

致谢

参考文献