站桥合体桥梁地震响应分析研究

摘要

站桥合体结构是将地面高架桥与地下车站设计成一个整体，结构柱与桥墩共用，具有整体性、稳定性与抗震性好等优点，合理地利用地上与地下空间，在城市地铁、高铁车站中得到广泛的应用。本文依托某上下连接式综合交通枢纽工程，通过建立合理的有限元模型，对其抗震性能进行分析。本论文的主要研究工作如下：　　(1)查阅国内外有关站桥合体结构的研究文献，总结归纳了其发展现状及特点，结合研究目的梳理了结构动力特性和地震响应分析理论。　　(2)论文以某上下连接式综合交通枢纽项目为工程背景，使用有限元软件Midas/Civil建立了包含地面钢箱梁桥以及地下三层地铁车站的整体有限元模型，对合建整体模型进行动力特性分析，得到了前三十阶的振型以及频率，对其自振特性进行总结归纳，并且将单独钢箱梁桥模型和合建模型的动力特性进行对比分析研究。　　(3)在动力特性分析的基础上，使用反应谱法分析该整体结构在E1地震作用下的响应，得到地面钢箱梁桥以及地下三层地铁车站的位移、内力、应力分布规律，并且对单独钢箱梁桥模型与合建模型的地面钢箱梁桥的位移、内力、应力进行对比分析。　　(4)选取合理的地震波，使用线性时程法分析该整体结构在E1地震作用下的响应，与反应谱法的分析结果进行对比，然后分析该整体结构在E2地震作用下的响应，结果表明，在地震作用下最大应力位置出现在中庭大跨边缘钢管混凝土柱附近的梁段，在E1地震作用下，使用反应谱法得到的应力最大值为122.30MPa，使用线性时程法计算的结果为131.61MPa，在E2地震作用下使用线性时程法的计算结果为154.91MPa，该结构构件的应力仍处在弹性范围。

目录

声明

第一章 绪论

1.1选题背景及意义

1.2抗震研究的必要性

1.3站桥合体桥梁研究现状分析

1.4本文研究意义与研究内容

第二章 地震响应分析基本理论

2.1静力理论

2.2反应谱理论

2.2.1反应谱理论概述

2.2.2单自由度体系地震响应分析

2.2.3离散体系地震响应分析

2.2.4振型组合

2.3时程分析理论

2.4基于性能的抗震设计理论

2.5本章小结

第三章 有限元模型

3.1 工程概况

3.1.1地下三层地铁车站

3.1.2地面钢箱梁

3.2有限元模型

3.2.1整体模型

3.2.2材料特性

3.2.3混凝土的徐变效应

3.2.4边界条件的模拟

3.3.桥梁永久荷载

3.3.1自重

3.3.2二期恒载

3.4车站所受永久荷载

3.5本章小结

第四章 动力特性分析

4.1动力特性计算理论

4.2振型和频率的数值解法

4.3整体模型自然状态自振分析结果

4.4合建与单独钢箱梁桥自振特性对比

4.5本章小结

第五章 地震反应谱分析

5.1反应谱曲线的确定

5.2地面钢箱梁桥E1反应谱分析结果

5.2.1地面钢箱梁桥位移分析结果

5.2.2地面钢箱梁桥内力分析结果

5.2.3地面钢箱梁桥应力分析结果

5.3下部地铁站E1反应谱分析结果

5.3.1下部地铁站位移分析结果

5.3.2下部地铁站内力分析结果

5.3.3下部地铁站应力分析结果

5.5合建与单独钢箱梁E1反应谱结果对比分析

5.6本章小结

第六章 地震线性时程分析

6.1地震波的选取与调整

6.2阻尼比的确定与地震波的输入

6.3地面钢箱梁桥E1时程分析结果

6.3.1地震波单独作用下地面钢箱梁桥位移分析结果

6.3.2永久作用与地震波组合作用下地面钢箱梁桥位移

6.3.3永久作用与地震波组合作用下地面钢箱梁桥内力

6.3.4永久作用与地震波组合作用下地面钢箱梁桥应力

6.4中庭大跨E1线性时程分析结果

6.4.1永久作用与地震波组合作用下中庭大跨位移

6.4.2永久作用与地震波组合作用下中庭大跨内力

6.4.3永久作用与地震波组合作用下中庭大跨应力

6.5反应谱与线性时程分析结果对比

6.5.1位移对比

6.5.2内力对比

6.5.3应力对比

6.5.4对比结果分析

6.6 E2地震波的选取

6.7地面钢箱梁桥E2线性时程分析结果

6.7.1永久作用与地震波组合作用下地面钢箱梁桥位移

6.7.2永久作用与地震波组合作用下地面钢箱梁桥内力

6.7.3永久作用与地震波组合作用下地面钢箱梁桥应力

6.8中庭大跨E2线性时程分析结果

6.8.1永久作用与地震波组合作用下中庭大跨位移

6.8.2永久作用与地震波组合作用下中庭大跨内力

6.8.3永久作用与地震波组合作用下中庭大跨应力

6.9 E1、E2线性时程分析内力与应力结果对比

6.10本章小结

结论与展望

一、结论

二、展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间参加的科研工作