大跨度钢拱桥动力性能测试及其抗震性能评价

论文摘要

拱桥由于其跨越能力大以及其造型美观等优点,越来越受到人们的青睐。近年来钢拱桥的发展也有了长足的进步,世界上跨度最大的钢拱桥—重庆朝天门长江大桥的建成通车标志着我国在钢拱桥领域设计施工都处于世界领先水平。之前我国一直以《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）作为设计依据,交通部于2008年年8月29日发布并于2008年10月1日正式实施了《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-01—2008）,以供公路桥梁设计部门进行抗震设计时遵循。本文在对奉化桥进行动力性能测试的基础上,以新出的《公路桥梁抗震设计细则》为依据,对奉化桥的抗震性能进行了评价。主要研究内容有以下几方面:1、介绍了钢拱桥的发展历程,桥梁动力试验的基本方法和内容,大跨度桥梁抗震研究方法现状,论述了对新型桥梁进行抗震研究的必要性;2、对奉化桥进行动力性能测试,并对试验结果进行分析,得出一些主要振型的自振频率及其所对应的阻尼比,为桥梁的抗震研究提供了实验数据;3、借助ANSYS程序软件建立了奉化桥有限元模型,进行了模态分析,得出各阶振动频率及振型,并将理论分析结果与实测结果进行比较,证明了本文所建的模型的正确性;4、由《公路桥梁抗震设计细则》规定的反应谱对奉化桥进行弹性反应谱分析,并用CQC（完全平方和）法进行振型组合分析,得出结构关键截面的内力,将结果与材料的许用应力进行比较,得出奉化桥在常遇地震作用下是安全的;5、用EI Centro波和修正的天津波作为输入地震动,利用ANSYS对奉化桥进行时程分析,分三维一致激励和考虑行波效应两种情况,得出结构的关键截面内力,并对结果进行分析,得出该桥在设防烈度下的地震反应安全的结论。本文的研究结果无论对此类桥梁的理论研究、设计、施工都具有很好的参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 拱桥的发展以及钢拱桥的历史
• 1.1.1 拱桥的受力特点及优缺点
• 1.1.2 拱桥的发展历史
• 1.1.3 钢拱桥的发展简史
• 1.2 桥梁动力试验
• 1.2.1 桥梁检测动载试验的目的
• 1.2.2 桥梁检测动载试验的内容
• 1.3 大跨度桥梁抗震研究方法现状
• 1.3.1 反应谱法
• 1.3.2 动态时程分析法
• 1.3.3 随机振动法
• 1.4 本文研究意义
• 1.5 本文研究内容
• 第二章 奉化桥有限元模型的建立及自振特性分析
• 2.1 奉化桥介绍
• 2.1.1 奉化桥设计采用的主要设计规范
• 2.1.2 奉化桥设计时速
• 2.1.3 设计荷载
• 2.1.4 主要材料及其性能
• 2.1.5 桥梁主要结构设计
• 2.2 奉化桥有限元模型的建立
• 2.3 奉化桥动力特性数值模拟
• 2.4 本章小结
• 第三章 奉化桥动力性能检测及数据分析
• 3.1 桥梁检测中动载试验的原理
• 3.2 奉化桥动力性能检测实验
• 3.3 奉化桥动力性能测设数据处理
• 3.3.1 自振频率的处理
• 3.3.2 阻尼比分析
• 3.3.3 测试结果分析
• 3.4 奉化桥实测结果和理论分析结果对比分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 弹性反应谱分析对奉化桥抗震性能评价
• 4.1 引言
• 4.2 89 规范与08 细则的简要比较
• 4.3 弹性反应谱法分析
• 4.3.1 反应谱法的基本原理
• 4.3.2 设计加速度反应谱的确定
• 4.3.3 反应谱法分析结果
• 4.4 本章小结
• 第五章 非弹性时程分析对奉化桥抗震性能评价
• 5.1 非弹性时程分析运动方程
• 5.2 地震动的选择
• 5.3 阻尼模型的选用
• 5.4 EI Centro 波作用下对奉化桥抗震性能评价
• 5.4.1 EI Centro 波地震动的输入
• 5.4.2 三维一致激励下主要截面内力
• 5.5 天津波作用下对奉化桥抗震性能评价
• 5.5.1 天津波地震动的输入
• 5.5.2 天津波三维一致激励与行波效应下最大内力比较
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文的主要结论建议
• 6.2 研究工作展望
• 参考文献
• 发表的学术论文及参加科研情况
• 附录
• 致谢