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多点激励下大跨度桥梁的地震反应分析

吴东  
【摘要】:桥梁结构作为生命线工程的重要组成部分,是公路、铁路交通系统的关键设施,而地震则是危害人类社会的一大自然灾害。每次大的地震都造成了或多或少的桥梁结构破坏,不但造成了直接的经济损失,也严重影响了震后救灾恢复生产。现有的桥梁设计规范采用的反应谱抗震分析方法,只考虑一致地震激励的影响,而实际地震过程中,由于震源、地震波传播路径、局部场地条件等的差异导致了桥梁各支承点的实际地震动是不同的,所以有必要对桥梁结构进行多点激励分析。 对于结构抗震分析来说,地震动输入、结构自身特性、结构反应的评价是主要的三个环节。本文从这三个环节出发,对多点激励输入方式对大跨度桥梁的影响进行了分析,主要工作与成果有: 1.研究改进了符合多点激励要求的地震动模拟方法。良好的地震动描述是结构分析的基础,本文研究了多点激励地震波的模拟方法,对自功率谱模型、互相干函数、强度包线函数等模拟过程使用到的参数与模型进行了讨论。 2.多点激励地震反应分析方法的研究。本文对时程分析法、随机振动分析法、多点反应谱法进行了总结,比较了彼此的优缺点。研究和讨论了加速度输入与位移输入多点激励动力平衡方程式的实际应用。 3.就行波效应对大跨度钢管混凝土拱桥地震反应的影响进行了详尽的分析,得到了影响规律。 4.就多点激励下大跨度钢管混凝土拱桥地震反应与一致激励下大跨度钢管混凝土拱桥地震反应进行了对比,结果发现:(1)行波效应对大跨度钢管混凝土拱桥的影响显著。由于行波效应的影响,结构内力反应与一致激励情况相比,存在着明显的延迟现象,视波速越小延迟现象越明显,地震波的传播方向性决定了延迟时间差;视波速v_a较大时,行波效应反应的波形与一致激励反应的波形比较相似。(2)不同波速的行波产生不同的相位差,对于不同的截面的影响是不同的。但是整体上来说波速越小(相位差越大),产生的位移响应值越大,但是不同截面对于不同波速的响应程度是不一样的,因此位移变化的幅度也是不同的。(3)行波效应对于大跨度钢管混凝土拱桥的单元内力的影响较大,但对


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