基于精细碰撞算法的桥梁地震碰撞分析

目录

声明

1 绪 论

1.1研究背景和意义

1.2相关研究现状概述

1.2.1桥梁地震碰撞数值分析研究

1.2.2结构动力反应分析方法的发展

1.2.3精细积分法研究

1.3本课题的目的和主要工作

2 弹塑性结构多点精细碰撞算法

2.1问题模型及动力平衡方程

2.2滞回模型

2.2.1不考虑刚度退化的双折线模型

2.2.2考虑刚度退化的双折线模型

2.2.3三折线模型

2.2.4滞回模型的特点

2.3接触单元模型

2.4动力平衡方程的精细积分法

2.4.1全量动力平衡方程精细积分法

2.4.2增量动力平衡方程的精细积分法

2.4.3碰撞动力平衡方程精细积分法

2.4.4 滞回模型界点的处理

2.4.5分离-碰撞状态转换的处理

2.5精细碰撞算法设计

2.6算例验证

2.6.1 E1地震反应结果对比

2.6.2 E2地震反应结果对比

2.7弹塑性对碰撞反应的影响

2.8本章小结

3 考虑两侧碰撞的地震碰撞谱分析

3.1碰撞谱的定义

3.2地震波及计算参数的选取

3.3选定波的碰撞谱分析

3.4碰撞谱参数影响分析

3.4.1接触单元刚度影响

3.4.2碰撞恢复系数影响

3.4.3伸缩缝间隙影响

3.4.4桥梁阻尼比影响

3.4.5主引桥周期比影响

3.4.6桥墩屈服位移影响

3.5本章小结

4 精细碰撞算法的改进

4. 1Newmark精细积分结合法

4.1.1全量动力方程解

4.1.2增量动力方程解

4.2Wilson-θ精细积分结合法

4.3非齐次项积分的级数解法

4. 4求解弹塑性问题的迭代法

4.4.1全量迭代修正法

4.4.2增量迭代修正法

4. 5算例分析

4.5.1 算例一

4.5.2算例二

4.6本章小结

5 复杂桥梁结构地震碰撞模拟

5.1多自由度结构碰撞动力方程

5.2弹性结构的单元特性矩阵

5.2.1平面梁单元刚度、质量矩阵

5.2.2空间梁单元刚度、质量矩阵

5.2.3阻尼矩阵

5.3结构弹塑性

5.3.1二维梁单元弹塑性分析方法

5.3.2空间梁单元弹塑性分析方法

5.4非线性接触单元及连接单元

5.4.1接触碰撞-摩擦单元

5.4.2支座连接单元

5.4.3粘滞阻尼器

5.5总体刚度、质量矩阵和外力向量的组集

5.6柔性基础的刚度等效模拟方法

5.6.1 空间刚架模型

5.6.2模型参数计算

5.6.3 算例

5.7本章小结

6 城市桥梁改造中的地震碰撞实例分析

6.1城市高架桥的拼宽改造

6.2拼宽桥的横向地震碰撞问题

6.2.1模型建立

6.2.2地震反应分析结果

6.3城市高架桥的顶升改造

6.3.1桥梁改造前概况

6.3.2桥梁改造概况

6.4改造后桥梁的纵向地震反应分析

6.4.1模型建立

6.4.2地震反应分析结果

6.5本章小结

7 结论

7.1主要创新点和研究成果

7.2有待进一步研究的问题

致谢

参考文献

附录 博士研究生学习阶段的研究成果

一、论文

二、参与项目