【摘要】：橋梁在地震中受到破壞或者損壞,將會導致交通中斷,影響救援,帶來更大的經(jīng)濟損失。由于抗震問題的多樣性和復雜性,有許多問題需要進一步研究。本文主要研究土—基礎(chǔ)動力相互作用對斜拉橋地震響應(yīng)的影響。以一座獨塔預應(yīng)力混凝土斜拉橋為工程背景,采用汶川地震加速度反應(yīng)譜,對該橋在考慮土—基礎(chǔ)動力相互作用下的地震響應(yīng)進行了分析研究,并和時程分析結(jié)果做了比較。本文主要工作如下：(1)對常用的土—基礎(chǔ)動力相互作用簡化分析模型進行了總結(jié)和分析,考慮地基土的輻射阻尼效應(yīng),并結(jié)合確定地基水平抗力系數(shù)的“m”法,給出論文所用阻抗函數(shù)的剛度以及阻尼參數(shù)的計算公式；(2)參考《公路橋梁抗震設(shè)計細則》(JTG/T B02-01-2008)和前人的研究成果,建立了獨塔預應(yīng)力混凝土斜拉橋基礎(chǔ)和地基土的完全固結(jié)模型、分布式彈簧阻尼模型以及集中彈簧阻尼模型。并進行了成橋狀態(tài)的靜力計算；(3)對采用三種土—基礎(chǔ)相互作用模型的斜拉橋進行結(jié)構(gòu)自振特性分析,計算了斜拉橋的自振模態(tài)以及質(zhì)量參與系數(shù),結(jié)果分析表明,在考慮了土—結(jié)構(gòu)動力相互作用后,斜拉橋的基頻降低,進一步削弱高階模態(tài)對結(jié)構(gòu)變形的貢獻；(4)使用汶川地震三個方向的加速度反應(yīng)譜數(shù)據(jù),對采用三種土-基礎(chǔ)相互作用模型的斜拉橋進行地震反應(yīng)譜分析,比較分析了不同的土—基礎(chǔ)動力相互作用模型對斜拉橋地震響應(yīng)的影響,計算結(jié)果表明,若不考慮土—結(jié)構(gòu)動力相互作用,斜拉橋的抗震設(shè)計將會偏于不安全；(5)使用汶川地震三個方向的加速度時程數(shù)據(jù),對采用三種土-基礎(chǔ)相互作用模型的斜拉橋進行地震時程分析,并與反應(yīng)譜分析結(jié)果進行比較,結(jié)果對比表明,兩種計算方法所得內(nèi)力位移應(yīng)力曲線數(shù)量級相同變化趨勢較為一致,數(shù)值相對差別在20%以內(nèi)的。因此在僅考慮幾何非線性的條件下,對獨塔斜拉橋進行地震分析應(yīng)用反應(yīng)譜分析的計算結(jié)果是可以接受的�？紤]土—基礎(chǔ)動力相互作用影響時采用的簡化模型以采用DSD模型為好。
[Abstract]:Damaged or damaged bridges in the earthquake will cause traffic disruption, affect rescue, and bring greater economic losses. Due to the diversity and complexity of seismic problems, many problems need to be further studied. The effect of soil-foundation dynamic interaction on the seismic response of cable-stayed bridges is studied in this paper. Taking a single tower prestressed concrete cable-stayed bridge as the engineering background, the seismic response of the bridge under the consideration of soil-foundation dynamic interaction is studied by using the acceleration response spectrum of Wenchuan earthquake, and the results are compared with the results of time-history analysis. The main work of this paper is as follows: (1) the commonly used simplified analysis model of soil-foundation dynamic interaction is summarized and analyzed, considering the radiation damping effect of foundation soil, and combining with the "m" method to determine the horizontal resistance coefficient of foundation. The formulas for calculating the stiffness and damping parameters of the impedance function used in this paper are given. (2) referring to the detailed rules for Seismic Design of Highway Bridges (JTG / T B02-01-2008) and the previous research results, The complete consolidation model, distributed spring damping model and concentrated spring damping model of single tower prestressed concrete cable-stayed bridge foundation and foundation soil are established. (3) the structural vibration characteristics of cable-stayed bridges with three soil-foundation interaction models are analyzed, and the natural vibration modes and mass participation coefficients of cable-stayed bridges are calculated. Considering the soil-structure dynamic interaction, the fundamental frequency of the cable-stayed bridge is reduced, which further weakens the contribution of higher-order modes to the structural deformation. (4) the acceleration response spectrum data of the three directions of Wenchuan earthquake are used. The seismic response spectrum analysis of cable-stayed bridges using three soil-foundation interaction models is carried out. The effects of different soil-foundation dynamic interaction models on the seismic responses of cable-stayed bridges are compared and analyzed. If the soil-structure dynamic interaction is not taken into account, the seismic design of cable-stayed bridges will be less safe. (5) the acceleration time history data in three directions of Wenchuan earthquake are used. The seismic time history analysis of cable-stayed bridges using three soil-foundation interaction models is carried out, and the results are compared with the results of response spectrum analysis. The order of magnitude of the internal force displacement and stress curve obtained by the two methods is the same, and the relative difference between the two methods is less than 20%. Therefore, under the condition of only considering the geometric nonlinearity, the calculation results of seismic response spectrum analysis for single tower cable-stayed bridge are acceptable. The DSD model is better for the simplified model when considering the dynamic interaction between soil and foundation.
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U442.55;U448.27

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本文編號：2127058