大跨度网状吊杆拱桥地震反应分析及减隔震设计

作     者：彭甜恬 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈志军

授予年度：2020年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：梁拱组合体系 地震反应分析 液体粘滞阻尼器 FPS摩擦摆支座 抗震球型钢支座 

摘      要：网状吊杆拱桥体态轻盈优美,传力路径清晰,跨越能力大,经济指标优越,在我国正逐步推广,由于缺乏对大跨度网状吊杆拱桥抗震的系统研究,在重大工程项目施工中,有必要针对其动力学性能进行专门的分析研究和减隔震设计。本文依托济南齐鲁大道黄河大桥主桥工程,分析了大跨度网状吊杆拱桥动力特性和地震响应,并进行减隔震体系设计和优化,全文主要研究内容如下:(1)介绍了桥梁抗震分析方法和减隔震的设计原理,对常用的减隔震装置的构造特点和抗震原理进行了归纳总结。阐述了国内外网状吊杆拱桥的抗震研究现状及存在的一些问题。(2)结合一个大跨度网状吊杆拱桥工程实例,采用Midas/civil软件建立了三维动力分析有限元模型,分析得到了该桥的动力特性结果,动力特性结果表明本桥面外刚度小于面内刚度,并通过对比不同吊杆布置方式的系杆拱桥的动力特性,说明网状吊杆拱桥与尼尔森体系和竖直吊杆拱桥相比不同的静动力行为特点。(3)采用反应谱法和弹性时程分析方法探究了该桥在普通钢支座下的地震响应,对比两种分析方法的结果,显示反应谱法在大跨度复杂桥梁中已经不能作为一种偏于安全和保守的计算方法;采用相对运动法(RMM)研究行波效应对大跨度网状吊杆拱桥地震响应的影响规律,总的来看各剪切波速对控制截面内力和位移有不利影响。地震响应结果表明,强震作用下墩梁相对位移和相邻孔跨相对位移十分明显,这是减隔震体系设计中应考虑的一个重要控制因素。(4)结合大跨度简支梁拱组合体系地震响应特点和抗震球型钢支座、FPS摩擦摆支座和液体粘滞阻尼器的性能,对这三种装置单独或者组合应用于多跨简支梁拱组合体系的减隔震效率进行了评价,得出了一些具有代表性的结论。