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《大连理工大学》 2008年
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钢管砼拱桥的地震响应分析及ATMD减震控制

宋靖华  
【摘要】: 近年来,随着钢管混凝土结构理论的不断完善,钢管混凝上拱桥得到了迅猛发展,其抗震问题成为其需要深入研究的问题。目前我国规范对大跨度钢管混凝土拱桥的抗震问题无明确规定,从有关桥梁抗震的文献看,对大跨度钢管混凝土拱桥地震响应控制研究仍然较少。 本文针对大跨度钢管混凝土拱桥进行了地震响应分析和ATMD减震控制研究,具体包括以下三部分内容: (1)针对总长600m的大连港30万吨码头钢管混凝土5跨拱栈桥,取其1跨建立适合于地震响应分析的有限元模型。运用统一理论原理将桁架式钢管混凝土组合截面的拱肋简化成单管拱,分别建立了无桥道系的双拱有限元模型I和含有桥道系的整桥有限元模型Ⅱ。进行两种模型的模态分析,通过自振频率和阵型对比,研究该拱桥结构的动力特性。通过多工况下地震激励作用,分析该拱栈桥关键构件的应力应变情况,由此研究在不同地震波、同一地震波不同方向激励下,拱桥结构的抗震性能。 (2)提出了基于主动调谐质量阻尼器(ATMD)的钢管砼拱桥减震控制方法,以最小化桥梁跨中位移峰值为设计目标,在频域内进行增益优化的ATMD完整反馈设计方法设计主动力,实现了对拱桥振动的主动控制策略,以减小结构的地震响应。同时与相同质量、阻尼的TMD减震系统仿真分析数据进行对比分析,评价了主动控制和被动控制的性能。 (3)运用时程分析法对整桥模型进行竖向地震动作用下ATMD减震控制的动力响应计算,计算结果表明,采用完整反馈方法的ATMD控制性能优于TMD,能更有效地抑制结构振动响应,结构内力也相应减小,且比TMD有更宽的有效频带范围,避免了TMD装置在结构部分位置内力放大的缺陷。同时分析了ATMD系统在控制过程中表现的优越的鲁棒性能。 本文密切联系实际工程,研究成果对设计类似工程具有一定的参考价值。最后对所做工作进行了总结,并提出进一步工作的发展和方向。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:U441.3;U448.22

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