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大跨度斜拉桥复杂条件下地震反应分析

黄艳  
【摘要】:本文围绕大跨度斜拉桥结构的地震动输入方式、土-结相互作用以及桥梁动水作用问题展开了如下研究: 1.刚性地基地震动输入方式下,采用引入一个‘时差’的方式考虑了行波效应对一座七跨全漂浮结构体系斜拉桥结构的影响,比较了地震行波激励与一致激励作用下桥梁结构关键部位动力响应,分析了两种激励方式下桥梁结构关键部位动力响应的差异,阐明了行波激励作用对桥梁结构动力响应的影响规律,给出了相应抗震措施的建议和方法。 2.针对多跨径大跨度斜拉桥等多波源问题,分别基于刘晶波考虑柱面衰减波和杜修力考虑平面波与远场散射波叠加的单点源粘弹性人工边界,利用波场叠加原理推导出一种多源加权集中粘弹性人工边界条件,给出了其弹簧系数、阻尼系数的计算公式,并通过二维偏心单点源、偏心多点源以及多散射源算例讨论了本文多源加权集中粘弹性人工边界的计算精度和稳定性。 3.采用直接法建立了结构-地基整体分析模型,利用本文多源加权集中粘弹性人工边界,实现了基于粘弹性人工边界的地震动输入,分析了地基-结构动力相互作用全漂浮结构体系斜拉桥结构动力响应的影响。通过比较基于粘弹性人工边界的地震动输入方式下与采取引入一个‘时差’的基于刚性地基地震动输入方式下桥梁结构各关键部位动力响应的差异,提出了行波激励采取引入一个‘时差’的方式在实现大跨结构桥梁各支撑点地面运动模拟的局限性,论证了本文基于多源加权集中粘弹性人工边界地震动输入方式和建议分析模型对于建造条件复杂超大跨桥梁的地震动力响应分析的合理性。 4.采用附加质量法,分别基于刚性地基地震动输入和粘弹性人工边界地震动输入两种地震动输入方式,分析了桥墩动水作用对全漂浮结构体系斜拉桥结构动力响应的影响。比较了两种地震动输入方式下,全漂浮结构体系斜拉桥结构关键部位动力响应的异同点,论证了考虑SSI+动水耦合作用对结构地震反应分析和抗震设计的必要性。


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