近场地震作用下泸定大渡河特大桥减震耗能性能研究

论文摘要

近年来,随着我国东南沿海地区高速公路网和高铁网的逐渐成型,交通建设的发展正逐渐向西部转移。桥梁的优势在于当交通遇到峡谷、河流时,可以直接跨越、截弯取直,而不用修建盘山公路。针对西部复杂的山区地形、峡谷纵横,大跨度悬索桥能真正的实现天堑变通途。而我国西部山区地震频发且烈度较高,断裂带错综复杂,且活动的断裂带较多,公铁交通在选线中难免邻近或跨越断裂带。据目前研究发现处于断裂带附近的结构地震响应会更大,这给西部地区桥梁的抗震设计带来了巨大的麻烦。当遇到此类场地时,悬索桥常规设计中的减震措施将无法满足抗震要求,因此为满足抗震需求应力求多种形式的减隔振措施。本文研究的工程对象——四川泸定大渡河特大桥,此桥被多个断裂带所夹,且距最近的断裂带1.5km。假定该桥处于具有明显近场效应的场地,选择近场有脉冲、近场无脉冲、上盘和远场等4种类型的地震波作为激励,主要研究了如下4个方面内容:1.首先阐述近场地震中的各种效应,并根据其特点选择相应的台湾Chi-Chi地震波作为后文的地震激励输入。从峰值加速度、频谱特性和持续作用时间三方面阐述了近场地震波的特点以及长周期结构的地震波确定方法。2.研究了防屈曲中央扣在近场地震作用下的减震耗能性能。通过建立6种不同中央扣形式的全桥模型,分析了其动力特性的差异,计算了其在近场地震下的响应以及防屈曲中央扣的耗能能力。3.利用试验所得骨架曲线,建立以非线性弹簧模拟波形钢腹板组合横梁非线性的全桥模型,论证了组合横梁的优越性和横梁延性设计的必要性,研究了延性设计的波形钢腹板横梁桥塔对悬索桥在高烈度近场地区的适应性。4.研究了近场地震作用对纵向粘滞阻尼器参数敏感性问题。通过建立12种阻尼器参数的全桥模型,对比了在各种近场地震动作用下对本桥响应的影响,发现粘滞阻尼器受具有较大速度的近场有脉冲地震波影响较大。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景与意义
•     1.1.1 工程场地背景
•     1.1.2 研究意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 对近场地震动特征研究
•     1.2.2 近场地震动下对结构减震研究
•     1.2.3 近场地震动对长周期结构的影响研究
•     1.2.4 悬索桥减隔振研究及应用现状
•   1.3 本文研究内容
• 第二章 大跨度悬索桥抗震及减隔振理论
•   2.1 悬索桥抗震特点分析
•   2.2 几何非线性
•   2.3 本文研究对象的特殊性
•   2.4 桥例概况
•   2.5 模型建立及地震波合理性研究
•     2.5.1 静力模型
•     2.5.2 动力模型
•     2.5.3 验证地震波的合理性
•   2.6 本章小结
• 第三章 长周期结构近场地震波的确定方法与实践
•   3.1 近场效应
•   3.2 地震波的选择
•   3.3 有效峰值加速度
•     3.3.1 有效峰值加速度定义
•     3.3.2 放大系数
•     3.3.3 调幅方法
•   3.4 反应谱特性
•     3.4.1 频谱特性
•     3.4.2 各规范反应谱
•     3.4.3 长周期反应谱
•   3.5 持续作用时间
•   3.6 本章小结
• 第四章 近场地震作用下悬索桥防屈曲中央扣减震耗能研究
•   4.1 悬索桥不同中央扣形式
•     4.1.1 刚性中央扣
•     4.1.2 柔性中央扣
•     4.1.3 防屈曲中央扣
•   4.2 动力计算模型
•     4.2.1 工况设置
•     4.2.2 防屈曲支撑恢复力模型
•   4.3 不同中央扣的自振特性分析
•   4.4 近场作用下不同中央扣模型地震响应分析
•     4.4.1 近场地震作用的影响
•     4.4.2 中央扣耗能的影响
•   4.5 本章小结
• 第五章 近场地震作用下组合横梁桥塔的悬索桥地震响应研究
•   5.1 试验介绍
•     5.1.1 模型设计
•     5.1.2 杠杆原理加载
•     5.1.3 加载制度
•     5.1.4 滞回曲线与骨架曲线
•     5.1.5 试验横梁与桥塔横梁的关系
•   5.2 波形钢腹板横梁的优势分析
•     5.2.1 全桥有限元模型
•     5.2.2 不同横梁地震响应对比分析
•     5.2.3 横梁屈服前后对比分析
•   5.3 近断层悬索桥地震反应分析
•     5.3.1 主塔响应分析
•     5.3.2 加劲梁响应分析
•   5.4 本章小结
• 第六章 近场作用下悬索桥液体粘滞阻尼器参数敏感性研究
•   6.1 桥梁结构纵向减震的主要措施
•     6.1.1 液压粘滞阻尼器
•     6.1.2 磁流变阻尼器
•     6.1.3 调谐质量阻尼器
•   6.2 边界条件及阻尼器参数选择
•   6.3 近场作用下粘滞阻尼器参数对结构的响应影响
•   6.4 本章小结
• 第七章 结论与展望
•   7.1 本文主要结论
•   7.2 需进一步研究的内容
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间完成的科研成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 段佳宏

导师: 冉志红

关键词: 悬索桥,近场效应,中央扣,组合横梁,阻尼器

来源: 云南大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 力学,公路与水路运输

单位: 云南大学

分类号: O328;U441.3

总页数: 115

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