本文關鍵詞：協(xié)作體系預應力混凝土斜拉橋動力特性與地震響應研究

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【摘要】：協(xié)作體系預應力混凝土斜拉橋因其提高斜拉橋整體剛度、改善主梁內(nèi)力、經(jīng)濟適用及施工便利等優(yōu)點而得到廣泛應用。以往對于這種結(jié)構體系的研究大多圍繞在結(jié)構的靜力性能方面,對于結(jié)構的動力特性及地震響應方面的研究較少。橋梁作為交通運輸網(wǎng)中的關鍵要素,是抗震救災中搶救人民生命財產(chǎn)和盡快恢復生產(chǎn)、減輕次生災害的重要環(huán)節(jié)。因此有必要對協(xié)作體系預應力混凝土斜拉橋的動力特性及地震響應進行研究。本文以某在役協(xié)作體系預應力混凝土斜拉橋為工程背景,采用有限元軟件Midas Civil及Ansys建立結(jié)構空間動力計算模型,對其動力性能及地震響應進行研究。本文主要完成了如下工作:(1)利用有限元軟件Midas Civil和Ansys分別建立結(jié)構空間動力計算模型,得到結(jié)構的前十階固有頻率和振型�；谠摌�?qū)崢騽虞d試驗實測數(shù)據(jù),利用Ansys優(yōu)化模塊采用一階優(yōu)化算法對全橋有限元模型進行修正,修正后有限元模型的計算結(jié)果與實測數(shù)據(jù)吻合較好。(2)基于修正后的有限元模型,研究了塔梁縱向連接剛度、輔助墩的設置及協(xié)作跨跨徑等結(jié)構參數(shù)對協(xié)作體系預應力混凝土斜拉橋動力特性的影響。研究結(jié)果表明:隨著塔梁順橋向連接剛度的增大,結(jié)構縱漂振型的頻率值逐漸增大。當連接剛度超過一定值時,結(jié)構基本上不出現(xiàn)明顯的縱漂振型,而是和其他方向的振動相互耦合;輔助墩的設置方式對結(jié)構縱漂頻率影響較少,對結(jié)構的橫向振動及豎向振動有一定的影響;結(jié)構的豎向振動及橫向振動頻率隨著協(xié)作部分剛度的增大有不同程度地提高;協(xié)作跨跨徑的變化主要對結(jié)構的豎向剛度產(chǎn)生較大的影響。(3)基于修正后的有限元模型,采用反應譜法對結(jié)構進行地震響應分析,得到結(jié)構在順橋向、橫橋向、豎向加速度反應譜及三向組合加速度反應譜作用下的地震響應規(guī)律;并基于反應譜法分析塔梁縱向連接剛度及協(xié)作跨跨徑等參數(shù)對協(xié)作體系預應力混凝土斜拉橋地震響應的影響。研究結(jié)果表明:增大塔梁縱向連接剛度可顯著降低縱向地震波作用下主梁縱向位移,但結(jié)構內(nèi)力相應增加;協(xié)作體系斜拉橋可以通過調(diào)整協(xié)作部分剛度及協(xié)作跨的跨徑,使得結(jié)構保持良好的抗震性能。(4)基于修正后的有限元模型,利用人工合成地震波對結(jié)構進行動態(tài)時程分析。對反應譜法和時程分析法的計算結(jié)果進行比較,兩種方法計算結(jié)果相差不大,證明了計算結(jié)果的正確性。本文研究成果可為協(xié)作體系預應力混凝土斜拉橋的設計提供參考。
【關鍵詞】：協(xié)作體系斜拉橋 動力特性 參數(shù)分析 模型修正 地震響應 反應譜分析 動態(tài)時程分析
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U442.55;U448.27
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-24
• 1.1 課題的提出及意義11
• 1.2 斜拉橋的發(fā)展概況11-16
• 1.2.1 斜拉橋的發(fā)展歷程11-14
• 1.2.2 協(xié)作體系預應力混凝土斜拉橋特點14-16
• 1.3 大跨斜拉橋動力特性及地震響應研究現(xiàn)狀16-20
• 1.3.1 大跨斜拉橋動力特性研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3.2 大跨斜拉橋地震響應研究現(xiàn)狀及存在的問題17-20
• 1.4 依托工程20-22
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容22-24
• 第二章 協(xié)作體系預應力混凝土斜拉橋動力特性分析24-60
• 2.1 結(jié)構動力學基本理論24-25
• 2.2 結(jié)構振動分析方法25-29
• 2.2.1 解析法25-28
• 2.2.2 有限元數(shù)值解法28-29
• 2.3 全橋有限元模型的建立29-33
• 2.3.1 基本思路29-30
• 2.3.2 結(jié)構構件模擬30-31
• 2.3.3 支座及基礎的模擬31-33
• 2.4 實橋動載試驗33-39
• 2.4.1 動載試驗方案33-36
• 2.4.2 動力特性實測結(jié)果及分析36-39
• 2.5 動力特性結(jié)果及分析39-46
• 2.5.1 有限元模型計算結(jié)果39-43
• 2.5.2 對比分析43-46
• 2.6 結(jié)構有限元模型修正46-54
• 2.6.1 有限元模型修正理論46-48
• 2.6.2 全橋有限元模型修正48-54
• 2.7 結(jié)構參數(shù)對結(jié)構動力特性的影響54-58
• 2.7.1 塔梁縱向連接剛度對動力特性的影響54-55
• 2.7.2 輔助墩的設置對動力特性的影響55-56
• 2.7.3 協(xié)作部分剛度對動力特性的影響56-57
• 2.7.4 協(xié)作跨跨徑對動力特性的影響57-58
• 2.8 本章小結(jié)58-60
• 第三章 協(xié)作體系預應力混凝土斜拉橋反應譜分析60-76
• 3.1 概述60
• 3.2 反應譜分析基本理論60-63
• 3.3 結(jié)構反應譜分析63-71
• 3.3.1 反應譜曲線及振型分析64-66
• 3.3.2 反應譜分析66-71
• 3.4 結(jié)構參數(shù)對結(jié)構地震響應的影響71-74
• 3.4.1 塔梁縱向連接剛度對地震響應的影響71-72
• 3.4.2 輔助墩的設置對地震響應的影響72
• 3.4.3 協(xié)作部分剛度對地震響應的影響72-73
• 3.4.4 協(xié)作跨跨徑對地震響應的影響73-74
• 3.5 本章小結(jié)74-76
• 第四章 協(xié)作體系預應力混凝土斜拉橋動態(tài)時程分析76-90
• 4.1 概述76
• 4.2 動態(tài)時程分析理論76-78
• 4.2.1 地震動輸入76-77
• 4.2.2 運動方程求解方法77-78
• 4.3 結(jié)構動態(tài)時程分析78-87
• 4.3.1 地震動加速度時程78-79
• 4.3.2 位移時程響應結(jié)果79-84
• 4.3.3 內(nèi)力時程響應結(jié)果84-87
• 4.4 時程分析結(jié)果與反應譜分析結(jié)果的對比87-88
• 4.5 本章小結(jié)88-90
• 結(jié)論與展望90-92
• 結(jié)論90-91
• 展望91-92
• 參考文獻92-97
• 致謝97

【參考文獻】

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本文編號：1046119