【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(shí)受到的激勵(lì)為一致激勵(lì),即每個(gè)支座受到的地震作用是完全一致的,這種假設(shè)往往會(huì)錯(cuò)估地震作用對(duì)橋梁的破壞機(jī)制和狀態(tài)。實(shí)際由于真實(shí)地震動(dòng)的隨機(jī)性和不同場(chǎng)地效應(yīng)等各種因素的綜合影響,使得到達(dá)橋梁各個(gè)支座上的地震作用是不一樣的,即橋梁在地震作用時(shí)受到的激勵(lì)為非一致激勵(lì),此時(shí)大跨或多跨橋梁的動(dòng)力響應(yīng)可能與一致激勵(lì)時(shí)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(lì)下橋梁的力學(xué)機(jī)理成為亟需解決的問(wèn)題。受震源機(jī)制、場(chǎng)地效應(yīng)、地震動(dòng)傳播途徑和頻散效應(yīng)等因素的綜合影響,使得某點(diǎn)受到的地震動(dòng)作用均有很強(qiáng)的隨機(jī)性和不確定性,而目前關(guān)于地震動(dòng)基本特征三要素的表征方法也相對(duì)的宏觀和粗略,有鑒于此,本文通過(guò)進(jìn)一步探究動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法的特性,基于動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法提出一種能綜合評(píng)價(jià)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(shí)間差、幅值強(qiáng)度、噪信比和時(shí)空分布等因素的影響,得到各個(gè)影響因素作用下的動(dòng)態(tài)時(shí)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(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。本文通過(guò)對(duì)非一致激勵(lì)下橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)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(duì)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(duì)目前橋梁抗震分析中關(guān)于非一致激勵(lì)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?yàn)槔?先后以橋梁受橫向地震動(dòng)作用和橋梁受豎向地震動(dòng)作用,開(kāi)展了非一致地震激勵(lì)下橋梁動(dòng)力響應(yīng)機(jī)理的研究。通過(guò)對(duì)非一致激勵(lì)下橋梁動(dòng)力方程及其響應(yīng)解析解的推理剖析,得到影響橋梁動(dòng)力響應(yīng)的各個(gè)因素,通過(guò)對(duì)各個(gè)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(dòng)力響應(yīng)出現(xiàn)最不利工況和有利工況時(shí)對(duì)應(yīng)的最不利組合和有利組合的分布情況。然后通過(guò)程序分析推斷出各個(gè)不同因素對(duì)橋梁動(dòng)力響應(yīng)變化規(guī)律的影響。對(duì)橋梁主梁模型進(jìn)行動(dòng)力時(shí)程分析,從時(shí)域上驗(yàn)證組合效應(yīng)分布的合理性。最后計(jì)算各組合對(duì)應(yīng)DTW距分布關(guān)系,得出DTW距分布規(guī)律。本文通過(guò)編程分析得到最不利工況和有利工況對(duì)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(duì)橋梁主梁模型進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)分析,從頻域上驗(yàn)證了最不利組合、一致激勵(lì)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(yàn)證了組合分布效應(yīng)的合理性和正確性。本文針對(duì)目前傳統(tǒng)均勻調(diào)制地震動(dòng)模型不能充分表征時(shí)頻兩域的分平穩(wěn)性,并影響橋梁結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動(dòng)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(hào)點(diǎn)乘而成的非均勻調(diào)制地震動(dòng)模型,該模型能夠在時(shí)域上充分反映地震動(dòng)的波動(dòng)和衰減特性,同時(shí)其頻譜特征也與真實(shí)信號(hào)的相接近。在此基礎(chǔ)上,建立同時(shí)以時(shí)間和頻率為變量的非平穩(wěn)地震動(dòng)演變譜隨機(jī)模型。分析結(jié)果表明以上兩種模型在時(shí)域和頻域的合成精度上均優(yōu)于均勻調(diào)制模型。并通過(guò)對(duì)真實(shí)地震動(dòng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得到具有一般共性的統(tǒng)計(jì)轉(zhuǎn)換功率譜以及統(tǒng)計(jì)轉(zhuǎn)換功率譜加白噪聲,通過(guò)譜分析對(duì)三跨連續(xù)梁橋進(jìn)行豎向激勵(lì)分析,與傳統(tǒng)功率譜激勵(lì)下的結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)功率譜在低階頻率時(shí)會(huì)放大結(jié)構(gòu)響應(yīng),而在高頻階段會(huì)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(shí)，，橋梁結(jié)構(gòu)都會(huì)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(lái)的幾次強(qiáng)烈的地震動(dòng)記錄中，均有因?yàn)闃蛄旱钠茐纳鹾陀绊懻鸷缶仍ぷ鞯膶?shí)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(dòng)作用的空間變化細(xì)化抗震分析和設(shè)計(jì)研究具有重要的理論和工程意義。

年來(lái)的幾次強(qiáng)烈的地震動(dòng)記錄中，均有因?yàn)闃蛄旱钠茐纳鹾陀绊懻鸷缶仍ぷ鞯膶?shí)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(dòng)作用的空間變化細(xì)化抗震分析和設(shè)計(jì)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U441.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2599432