本文關(guān)鍵詞：中小跨徑梁式橋地震殘余位移分析與控制方法研究

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【摘要】：地震是自然界的一種現(xiàn)象,不但突發(fā)性強,而且破壞性大,嚴重威脅著人們的正常生活。對于橋梁這一交通網(wǎng)絡(luò)中十分重要的關(guān)鍵點來說,如何在設(shè)計時進行抗震設(shè)防,如何對已經(jīng)破壞的橋梁進行修復(fù)以及如何確定橋梁在震后能否正常投入使用等,都是需要進一步進行分析、解決的問題。較低等級的地震一般不會影響橋梁的正常使用,但是強震作用下,橋梁結(jié)構(gòu)處于非線性狀態(tài),就會產(chǎn)生落梁或者梁體在支座上發(fā)生位移等情況。這就需要對橋梁結(jié)構(gòu)震后的變形進行分析和研究,它不僅為震后結(jié)構(gòu)的加固、維護、受力分析等提供了強有力的依據(jù),同時也明確了設(shè)計中存在的問題,有利于設(shè)計工作的改進。本文先過對地震、梁式橋震后常見病害、橋梁結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的計算方法、力學(xué)建模要點等內(nèi)容進行了簡要介紹。然后以單跨的簡支梁橋和四跨一聯(lián)的連續(xù)梁橋為研究對象進行分析。在如何對支座進行非線性模擬時,通過對比,并建立簡單的模型進行驗證,最終確定采用具有界限滑移力的非線性單元進行模擬。除此之外,還對建模過程中常見的阻尼選取問題進行了比較和使用方法的說明,對某些單元之間在連接時如何正確的選擇耦合和剛臂,進行了對比說明。運用大型有限元分析軟件ANSYS建立三維模型,采用地震時程分析方法,分別計算單跨的簡支梁橋和四跨一聯(lián)的連續(xù)梁橋各自在峰值加速度為55cm/s2(0.15g地區(qū),7度抗震設(shè)防烈度,多遇地震)、110cm/s2(0.3g地區(qū),8度抗震設(shè)防烈度,多遇地震)、220cm/s2(7度抗震設(shè)防烈度,罕遇地震)、310cm/s2(0.15g地區(qū),7度抗震設(shè)防烈度,罕遇地震)、4000cm/s2(8度抗震設(shè)防烈度,多遇地震)、510cm/s2(0.3g地區(qū),8度抗震設(shè)防烈度,罕遇地震)時的殘余變形。通過改變結(jié)構(gòu)剛度,改變支座類型等方法,分別計算在相應(yīng)工況下的支座位移。根據(jù)上述分析結(jié)果,對比橋梁在不同工況下的殘余位移大小,找出有效控制震后殘余變形的方法。通過殘余位移的計算數(shù)值,可以快速的對震后橋梁結(jié)構(gòu)的后續(xù)使用狀況作出判斷,及時提出加固與維修方案,同時也進一步促進最初橋梁設(shè)計工作的改進。
【關(guān)鍵詞】：梁式橋 地震作用 殘余位移 時程分析 非線性
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U442.55
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-23
• 1.1 引言10-11
• 1.2 地震災(zāi)害和抗震的發(fā)展11-17
• 1.2.1 梁式橋及其常見病害11-16
• 1.2.2 橋梁抗震發(fā)展歷程16-17
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-20
• 1.4 選題背景及意義20-21
• 1.5 研究目的和內(nèi)容21-23
• 1.5.1 研究目的21
• 1.5.2 研究內(nèi)容21-23
• 第二章 基本理論與分析方法23-40
• 2.1 動力學(xué)基本理論23-25
• 2.1.1 動力計算基本運動方程23-24
• 2.1.2 動力學(xué)中幾個常見方程的闡釋24-25
• 2.2 地震作用計算方法25-32
• 2.2.1 靜力法25-26
• 2.2.2 反應(yīng)譜法26-28
• 2.2.3 時程分析及計算方法28-32
• 2.2.4 隨機振動方法32
• 2.3 非線性的類別32-34
• 2.4 建模概述34-38
• 2.4.1 力學(xué)建模介紹34-35
• 2.4.2 建模要點35-36
• 2.4.3 仿真建模準則及其簡化36-37
• 2.4.4 非線性問題建模共識37-38
• 2.5 塑性變形與殘余變形38-40
• 第三章 數(shù)值模擬和參數(shù)選取40-62
• 3.1 建模時剛臂與耦合的選用40-41
• 3.2 模型模擬方法研究41-51
• 3.2.1 接觸分類及接觸方式41-43
• 3.2.2 面—面接觸分析的相關(guān)參數(shù)和步驟43-44
• 3.2.3 建立模型及分析求解44-46
• 3.2.4 規(guī)范中關(guān)于支座的規(guī)定46-48
• 3.2.5 COMBIN40單元可行性分析48-50
• 3.2.6 COMBIN40單元計算結(jié)構(gòu)累計變形驗證50-51
• 3.3 建模支座選取51-57
• 3.3.1 支座的類型和構(gòu)造51-53
• 3.3.2 板式橡膠支座支座的布置和計算53-56
• 3.3.3 支座模擬56-57
• 3.4 計算模型中阻尼的選取57-61
• 3.5 本章小結(jié)61-62
• 第四章 殘余變形計算分析62-86
• 4.1 工程概況62-66
• 4.1.1 簡支梁橋工程概況62-63
• 4.1.2 連續(xù)梁橋工程概況63-66
• 4.2 地震波66-69
• 4.2.1 地震波的特性66-67
• 4.2.2 時程分析時的加載67-69
• 4.3 時程分析加載69-71
• 4.4 簡支梁橋殘余變形分析71-76
• 4.4.1 不同峰值加速度時計算結(jié)果分析71-74
• 4.4.2 墩高和支座改變時計算結(jié)果分析74-76
• 4.5 連續(xù)梁橋殘余變形分析76-83
• 4.5.1 不同峰值加速度時計算結(jié)果分析77-80
• 4.5.2 墩高和支座改變時計算結(jié)果分析80-81
• 4.5.3 地震波類別對殘余位移的影響81-83
• 4.6 其他方面對比83-84
• 4.7 本章小結(jié)84-86
• 第五章 結(jié)論與展望86-88
• 5.1 總結(jié)86
• 5.2 展望86-88
• 致謝88-89
• 參考文獻89-92
• 在學(xué)期間發(fā)表的論著及參與的實踐項目92

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