花瓶式双柱钢管混凝土桥墩地震响应分析

摘要

过往大量桥梁震害的统计分析表明，桥墩损伤是桥梁震害的显著特点之一，分析桥墩震害原因，研究桥墩的地震响应对桥梁的抗震设计有重要启示作用。花瓶式双柱钢管混凝土桥墩是一种新型的结构形式，目前对此类结构的动力响应特性研究较少。为研究花瓶式双柱钢管混凝土桥墩的地震动力响应，探究影响其抗震性能的相关因素，本文以某城市高架桥为工程背景，精确建立了桥墩有限元分析模型，运用ANSYS软件进行数值模拟分析。本文的主要研究内容如下:
　　(1)为精确分析花瓶式双柱钢管混凝土桥墩在地震作用下的动力响应，本文基于多尺度的方法，对桥墩进行了多尺度建模。采用通用有限元软件ANSYS实现了精细单元与粗糙单元之间的界面耦合及变形协调，并通过算例验证了多尺度有限元方法的有效性和精确性。
　　(2)为探究影响花瓶式双柱钢管混凝土桥墩抗震性能的相关因素，本文基于反应谱法探讨了桥墩的高度、钢管壁厚度、桥墩的外倾角及横系梁设置数量等因素对桥墩地震响应的影响，为桥墩的抗震设计提供参考。
　　(3)为对比分析不同地震响应分析方法计算结果的差异，本文选取三种不同倾角的桥墩模型进行了时程分析，得到的结论与反应谱分析结论一致。其中在纵向地震作用下，反应谱法计算的结果偏大;在横向地震作用下，桥墩的倾角对二者的相对大小有影响。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的背景

1．2 钢管混凝土结构概述

1．2．1 钢管混凝土结构的特点

1．2．2 钢管混凝土结构研究现状

1．2．3 钢管混凝土结构在桥梁工程中的应用

1．3 钢管混凝土桥墩研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 桥梁的震害及类型

1．5 本文主要研究内容和意义

1．5．1 本文研究的意义

1．5．1 本文研究的内容

第二章 桥梁地震响应分析理论及方法

2．1 静力法

2．2 反应谱分析方法

2．2．1 反应谱法基本原理

2．2．2 反应谱分析方法的地震力计算

2．2．3 反应谱的组合

2．3 时程分析方法

2．4 本章小结

第三章 钢管混凝土桥墩有限元计算模型

3．1 基本假定

3．2 多尺度建模方法

3．2．1 不同类型单元之间的界面连接

3．2．2 算例验证

3．3 桥墩有限元模型的建立

3．3．1 工程背景

3．3．2 材料参数

3．3．3 花瓶式双柱钢管混凝土有限元模型

3．4 本章小结

第四章 花瓶式双柱钢管混凝土桥墩地震响应反应谱分析

4．1 抗震设防参数

4．2 桥墩动力特性分析

4．3 桥墩高度的影响

4．3．1 自振频率分析

4．3．2 位移响应分析

4．3．3 内力响应分析

4．3．4 应力分析

4．4 钢管壁厚的影晌

4．4．1 自振频率分析

4．4．2 位移响应分析

4．4．3 内力响应分析

4．4．3 应力分析

4．5 不同结构形式的桥墩地震响应分析

4．5．1 位移响应分析

4．5．2 内力响应分析

4．5．3 应力分析

4．6 横系梁设置数量的影响

4．6．1 计算模型

4．6．2 位移响应分析

4．6．3 内力响应分析

4．6．4 应力分析

4．7 本章小结

第五章 花瓶式双柱钢管混凝土桥墩地震响应时程分析

5．1 桥墩地震响应时程分析方法

5．2 地震波的选择

5．3 地震响应分析

5．3．1 位移响应分析

5．3．2 内力响应分析

5．3．2 两种分析方法结果比较

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献