本文關鍵詞：巖溶地基—基礎相互作用對鋼管混凝土拱橋抗震的影響

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【摘要】：我國的可溶性巖石分布面積占到了國土面積的1/3以上,尤其以桂、黔和滇東部地區(qū)分布最廣。數(shù)十年來,隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的推進,中國基礎設施不斷地發(fā)展,廣西的交通建設也是突飛猛進,廣西的境內建立起了一大批鋼管混凝土拱橋。鋼管混凝土拱橋由于其輕盈美觀,具有優(yōu)越的受力性能,工程造價低,施工方便,養(yǎng)護簡便,跨越能力強等諸多優(yōu)點,受到了橋梁建設者的擁護與推廣,這些橋梁再所難免會穿過巖溶地區(qū)。我國所處的位置會受到太平洋板塊、亞歐大陸板塊和印度洋板塊的擠壓,導致我國是受到地震影響最嚴重的國家之一。目前,在巖溶地基上修筑拱橋主要的設計方法仍然采用常規(guī)設計方法或者經(jīng)驗法,這會無形中與實際狀況出現(xiàn)偏差,特別是建筑的抗震分析時,會造成比較大的誤差。因此,結合巖溶地基研究巖溶地基-基礎-鋼管混凝土拱橋的抗震分析顯得尤為重要。本文在專家學者研究的基礎之上,通過數(shù)值模擬的方法對巖溶地基-基礎相互作用對鋼管混凝土拱橋的抗震做了以下幾個方面的研究：(1)總結國內外對共同作用的研究現(xiàn)狀,并在橋梁領域內所做過的研究也做了總結歸納。通過查閱相關的文獻,了解巖溶地區(qū)的工程地質概況,得知巖溶地區(qū)最為顯著的特點是廣泛分布著大量的碳酸鹽類巖石,其中紅粘土是最具有代表性的土質。結合巖溶地基的特點以及可能出現(xiàn)的地質災害,對巖溶地區(qū)地質災害危險性進行評估,從而對地基病害對上部結構的作用進行評估。(2)闡述地基-基礎-上部結構相互作用的理論分析方法以及模型的種類,并對拱橋地震反應分析的方法做出了詳細的描述,最終確定采用有限元法對共同作用的模型進行建立,地震反應分析則采用動力時程響應法。(3)采用大型有限元分析軟件ANSYS分別建立不考慮共同作用與考慮共同作用的模型,地基土選普通的碳酸鹽類巖石,在EL-CENTRO地震波的作用下,對拱橋關鍵部位的位移、加速度、彎矩以及軸力等進行對比分析,結果表明：考慮共同作用的數(shù)據(jù)結果比不考慮共同作用的結果要大,即考慮共同作用的鋼管混凝土拱橋在地震波作用下的動力響應會更加明顯。(4)地基土選用紅粘土,分別建立含有溶洞以及不含溶洞的共同作用模型,在兩個工況下,對拱橋位移、內力等結果進行對比分析,結果表明：含有溶洞的計算結果比不含溶洞的結果普遍要大,即溶洞的存在會對鋼管混凝土拱橋共同作用體系在地震波作用下的動力響應產(chǎn)生一定的影響,為橋梁的抗震加固設計提供了一定的參考。
【關鍵詞】：巖溶 共同作用 拱橋抗震 動力時程分析
【學位授予單位】：廣西大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U442.55;U448.22
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 選題的研究目的與意義12-13
• 1.2 共同作用及橋梁抗震國內外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 國內研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 橋梁的震害調查及分析15-18
• 1.3.1 橋梁震害分析15-16
• 1.3.2 橋梁震害具體圖示16-17
• 1.3.3 拱橋震害分析17-18
• 1.4 本文研究的主要內容18-19
• 第二章 巖溶地區(qū)地震的特點以及地基病害評估模型19-28
• 2.1 巖溶地質特點19-20
• 2.2 巖溶地震特點20-22
• 2.2.1 塌陷地震20-21
• 2.2.2 誘發(fā)地震21
• 2.2.3 巖溶區(qū)小震級高烈度的特殊地震21-22
• 2.3 巖溶地基病害對上部結構作用的評估模型22-27
• 2.3.1 引言22
• 2.3.2 地質災害評估模型的分類22-24
• 2.3.3 地質災害危險性的評價24-27
• 2.4 本章小結27-28
• 第三章 橋梁整體模型建立及抗震理論28-47
• 3.1 共同作用理論28-32
• 3.1.1 地基-基礎-上部結構相互作用分析方法28-30
• 3.1.2 地基-基礎-上部結構相互作用理論分析模型30-32
• 3.2 橋梁結構地震反應分析方法32-38
• 3.2.1 引言32-33
• 3.2.2 靜力法33-34
• 3.2.3 反應譜法34-36
• 3.2.4 時程分析法36
• 3.2.5 隨機振動法36-38
• 3.3 工程簡介38-39
• 3.4 有限元軟件ANSYS功能簡介39-40
• 3.5 對比模型的建立40-44
• 3.5.1 引言40
• 3.5.2 地基-基礎-上部結構共同作用模型40-42
• 3.5.3 不考慮地基-基礎-上部結構共同作用模型42-44
• 3.6 地震波的選取44-46
• 3.6.1 地震波的特性44-45
• 3.6.2 地震波的選取45
• 3.6.3 本文采用的地震波45-46
• 3.7 本章小結46-47
• 第四章 鋼管混凝土拱橋共同作用與非共同作用下時程反應分析47-65
• 4.1 動態(tài)時程分析法簡介47-51
• 4.1.1. Wilson-θ法47-48
• 4.1.2. Newmark-β法48-51
• 4.2 共同作用與無共同作用下的位移時程對比分析51-56
• 4.3 共同作用與無共同作用下的加速度時程對比分析56-62
• 4.4 共同作用與無共同作用下的內力最值對比分析62-64
• 4.5 本章小結64-65
• 第五章 溶洞對鋼管混凝土拱橋抗震的影響65-81
• 5.1 引言65
• 5.2 模型的建立65-66
• 5.3 共同作用下有無溶洞的動力分析66-79
• 5.3.1 有無溶洞時位移時程對比分析66-72
• 5.3.2 有無溶洞時加速度時程對比分析72-78
• 5.3.3 有無溶洞兩種工況下拱橋內力最值對比分析78-79
• 5.4 本章小結79-81
• 第六章 結論與展望81-83
• 6.1 結論81-82
• 6.2 展望82-83
• 參考文獻83-87
• 致謝87-88
• 攻讀學位期間參加的科研項目及工程項目88

【參考文獻】

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本文編號：645244