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大跨度系杆拱桥动力特性和抗震性能研究

李鹏  
【摘要】: 系杆拱桥是一种以系杆承受拱脚水平推力为特征的拱梁组合体系的拱桥。因此,它可以突破有推力拱桥对墩、台和地基要求甚高的限制,大大提高了其在不同场地条件的适用性,从而在国内外得以广为应用。 大跨度系杆拱桥因其重心高、质量大,在地震作用下,桥墩所受到的作用比普通梁桥要大很多,因此有必要进行大跨度系杆拱桥的抗震设计研究。迄今为止,对系杆拱桥开展的动力特性和抗震性能研究大多都是结合具体工程进行的,而对其进行的系统研究还不是很多。在江苏省自然科学基金的资助下,本文对以下几个方面进行了研究。 (1)讨论系杆拱桥的抗震设计特点,并提出了系杆拱桥的抗震设计步骤。 (2)通过对比研究,系统探讨了大跨度系杆拱桥拱肋和吊杆形式变化对简支系杆拱桥的动力特性和抗震性能的影响,对拱肋及吊杆形式的选择提出了合理建议。研究表明,拱肋在面外的倾斜将提高系杆拱桥横向刚度,倾斜吊杆将增加系杆拱桥在面内的刚度。刚度增加会导致系杆拱桥在地震作用下的内力增大,设计中应予考虑。 (3)对于大跨度系杆拱桥的纵向减震设计,提出采用粘滞流体阻尼器和滑动盆式支座联合使用的新方法,并对粘滞阻尼器的阻尼系数C进行了参数分析,最后讨论了墩高对系杆拱桥地震响应及设置阻尼器后减震效果的影响。研究显示,设置粘滞阻尼器能大大减小结构的地震响应,而阻尼参数的大小对减震效果影响很大,设计中应对其进行参数分析;随着桥墩高度的增加,结构的地震响应将有所下降,结构减震效果总体而言有下降的趋势。 (4)对于大跨度系杆拱桥的横向减震设计,提出了四种设置粘滞阻尼器的方式,并对不同阻尼器布置方式在地震作用下的减震效果进行了比较,建议优先考虑在桥墩盖梁和结构端横梁之间设置阻尼器。研究表明,随着桥墩高度增加,系杆拱桥的横向地震响应有下降的趋势,上部结构及固定支座侧桥墩的减震效果随之增加。


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