中央扣对大跨度悬索桥抗震性能的影响研究

摘要

悬索桥主要由桥塔、主梁、主缆、吊杆以及附属结构部分组成；从结构受力角度上讲，主梁的自重和活载通过主缆和加劲梁之间的吊杆传递到主缆，主缆通过拉力传递到桥塔和锚碇上，因此悬索桥受力非常明确。而在主跨跨中位置设置中央扣将主梁与主缆扣联是大跨度悬索桥提高其结构刚度的有效措施之一。
　　有关悬索桥动力及抗震性能的研究成果很多，但针对设置中央扣悬索桥的动力性能及抗震性能方面的研究工作相对较少。本文以实际的悬索桥为依托工程，研究不同形式的中央扣对大跨度悬索桥抗震性能的影响规律。主要研究内容如下：
　　首先，论述悬索桥上部结构体系的振动理论，推导其结构振动平衡方程，及其整体振动分解为竖直、水平和扭转三种振动的平衡方程及振动性状；介绍几种常用的桥梁抗震分析方法，并详细阐述时程分析方法的理论基础和数值求解方法。
　　然后，基于有限元分析软件建立无、柔性和刚性中央扣的悬索桥模型，进行模态分析，通过比对不同形式的中央扣悬索桥模型的振动特征，总结中央扣对大跨度悬索桥动力性能的影响规律，为进一步的地震时程分析做基础。
　　最后，根据桥梁所在地区的场地条件及结构自身的振动特性，选择合适的地震波。通过调整地震波的峰值加速度来实现结构在频遇地震激励下的弹性时程分析和在强震激励下的弹塑性时程分析。分析比较各模型在相应地震激励下的内力和位移响应，总结出频遇地震作用下及强震作用下中央扣对大跨度悬索桥抗震性能的影响规律。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状及分析

1.3 主要研究内容

第2章 悬索桥振动理论与抗震分析方法

2.1 悬索桥振动分析

2.2 桥梁地震响应分析理论

2.3 本章小结

第3章 中央扣的设置形式对悬索桥动力性能的影响

3.1 工程背景

3.2 空间有限元模型的建立

3.3 设置中央扣对大跨度悬索桥动力性能的影响

3.4 中央扣设置形式对大跨度悬索桥动力性能的影响

3.5 本章小结

第4章 频遇地震作用结构动力响应

4.1 概述

4.2 人工地震波的合成

4.3 地震波的特性和选取原则

4.4 频遇地震作用下悬索桥动力弹性时程分析

4.5 本章小结

第5章 强震作用下结构的动力响应

5.1 概述

5.2 材料的本构关系

5.3 恢复力模型

5.4 塑性铰及其单元模拟

5.5 弹塑性地震时程分析

5.6 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢