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《北京工业大学》 2008年
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大跨度结构多维多点地震响应试验研究与理论分析

樊珂  
【摘要】: 为了满足人民对建筑结构各种功能的需求,诸如体育馆屋盖、桥梁这些大跨度结构在当今社会工程中占有重要的组成部分,而且跨度和规模也日益增加。地震是危害人类社会的一大自然灾害,常会造成巨大的生命财产损失。地震中,如果桥梁结构发生破坏,不仅会带来了巨大的直接经济损失,也将严重影响灾害应急、震后救灾和恢复生产等工作。随着大跨度结构工程量地急剧增加,关于这类地震响应特征的研究则呼之而出。 相对于一致激励与单向地震波激励,多点多维激励是更符合大跨度结构实际情况的地震动输入方式。目前,国内外对多点激励下大跨桥梁的抗震研究主要局限于理论和数值模拟方面;由于设备的限制,大跨度结构多维多点的振动台试验基本上一直处于“荒芜”的状况。 多点激励方面,对实际工程千岛湖大桥进行行波地震响应数值模拟,同时对千岛湖大桥考虑行波效应的随机地震响应进行分析,并对多点激励下的某座大跨度拱桥缩尺模型进行了振动台试验研究,同时利用有限元软件对其进行了多点激励地震反应分析。多维地震动方面,本文着重对国家体育馆屋盖进行了大比例振动台试验,通过分别施加竖向、水平地震作用,以及同时进行竖向和水平地震动的两向地震激励,并对国家体育馆屋盖数值模型进行三维地震响应计算分析,来探索在不同地震波、不同边界约束条件下,其地震响应特征。通过以上研究,主要取得以下几点成果: 1.建立了千岛湖大跨度钢管混凝土拱桥有限元分析模型,分析了行波效应的影响和随机响应,得出了视波速在一定范围内会增大地震响应的结论; 2.对大跨度拱桥模型进行多点激励振动台试验和有限元数值分析,在正弦波激励下得到了横桥向动力响应以及行波和幅值空间变化的影响,分析结果与试验吻合较好; 3.对国家体育馆屋盖双向张弦梁结构1:10模型进行了竖向、水平、竖向-水平两向地震输入下的模拟地震振动台试验(规模之大国内外罕见)和有限元数值分析,获得了结构的响应及其特点。 4.通过模拟地震振动台试验和有限元数值分析,获得了滑动支座、铰支座和固定支座条件对结构动力响应的影响特征和规律,可应用于同类工程的抗震分析与设计。
【学位授予单位】:北京工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TU311.3;TU399

【参考文献】
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