發(fā)布時間：2020-03-25 04:55

【摘要】：在地震作用下大跨或多跨橋梁極易發(fā)生破壞,目前的橋梁抗震研究中一般認(rèn)為橋梁在地震時受到的激勵為一致激勵,即每個支座受到的地震作用是完全一致的,這種假設(shè)往往會錯估地震作用對橋梁的破壞機(jī)制和狀態(tài)。實際由于真實地震動的隨機(jī)性和不同場地效應(yīng)等各種因素的綜合影響,使得到達(dá)橋梁各個支座上的地震作用是不一樣的,即橋梁在地震作用時受到的激勵為非一致激勵,此時大跨或多跨橋梁的動力響應(yīng)可能與一致激勵時的結(jié)果有明顯的不同。隨著橋梁工程理論研究的不斷發(fā)展,探討非一致激勵下橋梁的力學(xué)機(jī)理成為亟需解決的問題。受震源機(jī)制、場地效應(yīng)、地震動傳播途徑和頻散效應(yīng)等因素的綜合影響,使得某點受到的地震動作用均有很強的隨機(jī)性和不確定性,而目前關(guān)于地震動基本特征三要素的表征方法也相對的宏觀和粗略,有鑒于此,本文通過進(jìn)一步探究動態(tài)時間規(guī)整算法的特性,基于動態(tài)時間規(guī)整算法提出一種能綜合評價不同地震波的波形變化和特性演變規(guī)律的指標(biāo),系統(tǒng)的考慮了時間差、幅值強度、噪信比和時空分布等因素的影響,得到各個影響因素作用下的動態(tài)時間規(guī)整距的變化規(guī)律,并以此作為人工生成地震的是否合理和標(biāo)準(zhǔn)的評判標(biāo)準(zhǔn)。本文通過對非一致激勵下橋梁結(jié)構(gòu)動力方程及其響應(yīng)的解析解進(jìn)行分析,得到廣義振型參與系數(shù)的通用形式,針對不同荷載作用形式下的不同結(jié)構(gòu)形式,得到振型參與系數(shù)不同的具體形式。從而得知振型參與系數(shù)不僅是與結(jié)構(gòu)形式有關(guān),還與荷載作用形式有關(guān),即振型參與系數(shù)的取值是由結(jié)構(gòu)形式和作用的外部荷載作用共同影響的。針對目前橋梁抗震分析中關(guān)于非一致激勵下的橋梁響應(yīng)規(guī)律研究較少的這一現(xiàn)狀,本文分別以三跨和五跨連續(xù)梁橋為例,先后以橋梁受橫向地震動作用和橋梁受豎向地震動作用,開展了非一致地震激勵下橋梁動力響應(yīng)機(jī)理的研究。通過對非一致激勵下橋梁動力方程及其響應(yīng)解析解的推理剖析,得到影響橋梁動力響應(yīng)的各個因素,通過對各個影響因素的研究將其分為橋梁本身影響的內(nèi)因和外部作用荷載影響的外因兩大類型,其中外因以支座輸入的加速度組合和位移組合的分布方式及幅值為主,內(nèi)因則以跨度比、彈性模量和截面慣性矩的變化為主。以橋梁位移響應(yīng)為例,得到使得橋梁動力響應(yīng)出現(xiàn)最不利工況和有利工況時對應(yīng)的最不利組合和有利組合的分布情況。然后通過程序分析推斷出各個不同因素對橋梁動力響應(yīng)變化規(guī)律的影響。對橋梁主梁模型進(jìn)行動力時程分析,從時域上驗證組合效應(yīng)分布的合理性。最后計算各組合對應(yīng)DTW距分布關(guān)系,得出DTW距分布規(guī)律。本文通過編程分析得到最不利工況和有利工況對應(yīng)的最不利和有利的加速度和位移組合分布情況以后,對橋梁主梁模型進(jìn)行隨機(jī)振動分析,從頻域上驗證了最不利組合、一致激勵和有利組合分布情況下橋梁位移響應(yīng)值的大小關(guān)系,從而驗證了組合分布效應(yīng)的合理性和正確性。本文針對目前傳統(tǒng)均勻調(diào)制地震動模型不能充分表征時頻兩域的分平穩(wěn)性,并影響橋梁結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動分析精準(zhǔn)度這一現(xiàn)狀,建立由多峰平滑包絡(luò)和非平穩(wěn)噪聲信號點乘而成的非均勻調(diào)制地震動模型,該模型能夠在時域上充分反映地震動的波動和衰減特性,同時其頻譜特征也與真實信號的相接近。在此基礎(chǔ)上,建立同時以時間和頻率為變量的非平穩(wěn)地震動演變譜隨機(jī)模型。分析結(jié)果表明以上兩種模型在時域和頻域的合成精度上均優(yōu)于均勻調(diào)制模型。并通過對真實地震動數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到具有一般共性的統(tǒng)計轉(zhuǎn)換功率譜以及統(tǒng)計轉(zhuǎn)換功率譜加白噪聲,通過譜分析對三跨連續(xù)梁橋進(jìn)行豎向激勵分析,與傳統(tǒng)功率譜激勵下的結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)功率譜在低階頻率時會放大結(jié)構(gòu)響應(yīng),而在高頻階段會低估結(jié)構(gòu)響應(yīng)。
【圖文】：

第 1 章 緒 論第 1 章 緒 論景及研究意義是生命線工程的重要組成部分，是交通系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)施，的一大自然災(zāi)害。每當(dāng)有地震發(fā)生時，，橋梁結(jié)構(gòu)都會或多，不但造成了直接的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，也嚴(yán)重影響了年來的幾次強烈的地震動記錄中，均有因為橋梁的破壞甚和影響震后救援工作的實例，如圖 1-1 及 1-2 所示，因此特性進(jìn)行更加深入的了解，尤其是地震動作用的空間變化細(xì)化抗震分析和設(shè)計研究具有重要的理論和工程意義。

年來的幾次強烈的地震動記錄中，均有因為橋梁的破壞甚和影響震后救援工作的實例，如圖 1-1 及 1-2 所示，因此特性進(jìn)行更加深入的了解，尤其是地震動作用的空間變化細(xì)化抗震分析和設(shè)計研究具有重要的理論和工程意義。圖 1-1 1995 阪神地震橋梁破壞Fig. 1-1 Bridge damage of 1995 Kobe earthquake
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U441.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2599432