双薄壁高墩大跨连续刚构桥抗震性能分析

论文摘要

近年来,随着科学技术与交通事业的迅猛发展,连续刚构桥因其在经济上的竞争力和施工上的方便性,在国内得到了广泛的应用。此类桥梁通常采用大跨、双薄壁高墩的结构体系,其造型轻柔,地震反应复杂,抗震性能有待于深入研究。本文以洛河特大桥为工程背景,围绕双薄壁高墩大跨连续刚构桥的地震反应和抗震性能展开了研究,主要完成了以下几个方面的工作：1、探讨了双薄壁高墩大跨连续刚构桥的结构特点、抗震研究现状以及存在的问题；探讨了桥梁地震反应分析方法。应用有限元法,借助大型有限元软件建立了洛河特大桥空间计算模型,共建立了2个计算模型,其中模型一采用空间梁单元建立了主梁和桥墩的空间杆系模型；模型二是在模型一的基础上扩建了承台、桩体和土体的三维实体模型,用以考虑桩-土-结构相互作用。2、探讨了桥梁结构自振特性计算理论以及设计反应谱理论；分析了洛河特大桥的自振特性,得到了它的自振频率和振型。在此基础上,采用反应谱理论对其进行了地震反应分析,获得了地震反应内力和位移,对比分析了高墩与矮墩以及中跨与边跨的不同地震反应特性；研究总结了该桥的地震反应特点。3、基于洛河特大桥的计算模型一和模型二,建立了一致激励下桥梁结构地震运动方程,采用动态时程分析法,进行了地震反应分析,探讨了该桥在一致激励时的地震反应特点。在此基础上,重点分析了桩-土-结构相互作用对高墩与矮墩以及中跨与边跨的地震反应内力和位移的不同影响,研究总结了桩-土-结构相互作用该桥抗震性能的影响规律；提出了一些设计建议。4、探讨了多点激励下桥梁结构动力平衡方程的建立,以及考虑行波效应时的地震动输入方法。采用动态时程分析法,计算分析了洛河特大桥的计算模型一在考虑行波效应时的地震反应特点,并与一致激励时的计算结果进行了对比分析,研究总结了行波效应对该桥抗震性能的影响规律；提出了一些设计建议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 连续刚构桥概述
• 1.1.1 连续刚构桥的特点
• 1.1.2 双薄壁墩连续刚构桥的特点
• 1.1.3 双薄壁高墩大跨连续刚构桥的发展与应用
• 1.2 桥梁抗震设防目标
• 1.3 桥梁地震反应分析方法简介
• 1.3.1 弹性静力法
• 1.3.2 反应谱法
• 1.3.3 动态时程分析法
• 1.4 大跨连续刚构桥的抗震研究现状
• 1.5 本文研究的主要内容和意义
• 1.5.1 研究的主要内容
• 1.5.2 研究的意义
• 2 双薄壁高墩大跨连续刚构桥的有限元模型
• 2.1 工程背景
• 2.2 桩-土-结构相互作用
• 2.2.1 计算模型
• 2.2.2 分析方法
• 2.3 土体本构模型及其边界的确定
• 2.3.1 土体本构模型的确定
• 2.3.2 土体边界的确定
• 2.4 有限元模型的建立
• 2.4.1 单元的选择
• 2.4.2 模型的建立
• 2.5 本章小结
• 3 双薄壁高墩大跨连续刚构桥的自振特性及反应谱分析
• 3.1 桥梁结构自振特性计算
• 3.2 设计反应谱
• 3.2.1 规范设计反应谱
• 3.2.2 桥址设计反应谱
• 3.3 反应谱组合方法
• 3.4 工程实例自振特性计算
• 3.5 工程实例反应谱分析
• 3.5.1 计算结果
• 3.5.2 计算结果分析
• 3.6 本章小结
• 4 桩-土-结构相互作用对双薄壁高墩大跨连续刚构桥抗震性能的影响
• 4.1 多自由度体系的地震运动方程及求解
• 4.1.1 多自由度体系的地震运动方程
• 4.1.2 结构时程分析中的阻尼取值
• 4.1.3 结构地震响应的直接积分法
• 4.2 地震动的输入
• 4.2.1 选波原则
• 4.2.2 人工合成波
• 4.2.3 本文的地震动输入
• 4.3 工程实例一致激励地震反应分析
• 4.3.1 计算结果
• 4.3.2 计算结果分析
• 4.4 本章小结
• 5 行波效应对双薄壁高墩大跨连续刚构桥抗震性能的影响
• 5.1 考虑行波效应时地震动的输入方法
• 5.2 工程实例多点激励地震反应分析
• 5.2.1 计算结果
• 5.2.2 计算结果分析
• 5.3 本章小结
• 6 结论和展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录