大跨度钢-混组合梁斜拉桥地震反应分析

摘要

本文以目前中国最大跨径、最大联长的钢混组合梁斜拉桥-望东长江公路大桥为工程背景，对其进行恒载索力优化、动力特性分析、地震反应分析，主要工作及结论如下:
　　(1)总结钢混组合梁斜拉桥的发展历程，及其相较于钢斜拉桥、混凝土斜拉桥的一些静力、动力方面良好受力性能。明确斜拉桥抗震分析意义，及关键影响因素。总结抗震计算的主要方法，并判断能否适用于大跨径斜拉桥计算分析，及计算结果是否有所局限。
　　(2)在ANSYS中进行结构的离散，根据梁、塔、索各自不同的受力特点选择对应的单元类型，建立全桥的有限元模型。
　　(3)利用零位移法、最小弯曲应变能法、一阶优化法对组合梁斜拉桥恒载索力进行优化分析，结果表明一阶优化法就线形、主梁、主塔内力、拉索应变分布方面均取得非常好的优化效果。
　　(4)建立墩底固结模型及集中质量模型，对比分析桩土相互作用对结构动力特性的影响，计算结果表明，桩土相互作用对结构有着显著影响。
　　(5)对斜拉桥进行单独的顺桥向、横桥向及与竖向地震共同作用下结构的响应进行反应谱分析，结果表明竖向地震对结构顺桥向地震的轴力、弯矩、位移均有较大的影响。
　　(6)对斜拉桥进行顺桥向、横桥向及于竖向地震共同作用下结构响应进行非线性时程分析，结果表明顺桥向地震反应为半漂浮体系抗震设计关键因素，且要考虑竖向地震影响，结构内力、位移时程明显表现出长周期结构的特征。
　　(7)本文基于m法，将桩土相互作用等效为水平布置的弹簧，并就进行时程分析研究了其对地震响应的影响，结果表明，不考虑桩土相互作用，主塔的动力响应将被低估。
　　(8)本文对流体粘滞阻尼器对望东长江公路大桥的减震效果进行了分析，主要分析了阻尼系数对减震效果的影响，结果表明，流体粘滞阻尼器可以明显降低结构位移响应，塔底弯矩响应。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 钢混组合梁斜拉桥发展概述

1．2 我国地震概况及桥梁抗震分析原因

1．3 地震作用下斜拉桥损伤模式研究

1．4．1 地震动输入问题

1．4．2 非线性问题

1．4．3 阻尼问题

1．4．4 地基与结构相互作用

1．5 本文研究主要内容

第二章 桥梁地震反应分析方法

2．1 静力法

2．2 反应谱法

2．3 时程分析法

2．4 本章小结

第三章 组合梁ANSYS有限元建模

3．1 工程研究背景概述

3．1．1 主梁设计概况

3．1．2 索塔设计概况

3．1．3 拉索、预应力概况

3．1．4 工程地质概况

3．2．2 主塔的模拟

3．2．3 斜拉索的模拟

3．2．4 支承条件模拟

3．2．5 压重的模拟

3．2．6 主梁预应力荷载模拟

3．3 桩土相互作用模拟

3．3．1 m法研究桩土相互作用模拟

3．3．2 改进Penzion模型研究桩土相互作用

3．4 本章小结

第四章 组合梁斜拉桥恒载索力优化

4．1 合理成桥状态的确定

4．2 索力优化主要分析方法研究

4．3 索力优化前成桥位移内力状态

4．4 零位移法索力优化

4．5 最小弯曲应变能法索力优化

4．6 一阶优化方法索力优化

4．7 各优化方法计算结果分析比较

4．8 本章小结

第五章 组合梁斜拉桥动力特性分析

5．1 斜拉桥动力特性特点

5．2 基础固结、集中质量模型动力特性分析

5．3 各简化方法斜拉桥动力特性对比

5．4 本章小结

第六章 结构地震响应反应谱分析

6．1 桥梁抗震设防参数计算

6．2 反应谱分析内力响应分析

6．3 反应谱分析位移响应分析

6．4 本章小结

第七章 结构地震响应时程分析

7．1 桥梁地震时程分析方法

7．2 地震波的选择

7．3 斜拉桥时程分析内力响应

7．4 斜拉桥时程分析位移响应

7．5 时程分析内力、位移结果分析

7．6 桩土相互作用对斜拉桥地震反应影响

7．7 阻尼器参数敏感性分析

7．8 本章小结

第八章 结论与展望

8．1 结论

8．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况