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渤海海域跨海桥的地震响应非线性分析

渤海海域跨海桥的地震响应非线性分析

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作者：陈龙大连理工大学

学位级别：硕士

本文以拟建的秦皇岛—大连跨海通道工程为背景,针对跨海通道中的非通航孔引桥,考虑了软土场地的土体非线性性质,提出了一种弹塑性滞回弹簧模型,并对地震荷载作用下的桥梁进行时程分析,此外还对结构参数和设计参数的影响性做一定分析。... 详细信息

本文以拟建的秦皇岛—大连跨海通道工程为背景,针对跨海通道中的非通航孔引桥,考虑了软土场地的土体非线性性质,提出了一种弹塑性滞回弹簧模型,并对地震荷载作用下的桥梁进行时程分析,此外还对结构参数和设计参数的影响性做一定分析。第一章为绪论,主要对课题背景、桩土研究的相关进展等做以叙述。首先,本课题是以连接秦皇岛和大连的跨海通道工程为背景,对项目的规划与方案设计做以简述,并指出了项目中存在的主要问题,包括软土基础、冰荷载和地震等,其中最为关键的就是软土基础的模拟问题。其次,对桩土领域的相关研究进行了梳理,指出已有研究与工程应用之间所存在的差异。最后,指出本文的主要研究内容。第二章首先对计算常用的几种土体模型做以概述,之后使用ABAQUS软件建立水平受荷桩的三维实体有限元模型,并进行往复荷载作用下的计算,得到不同深度处单位长度桩体所受的水平土抗力—水平位移滞回曲线。结合Midas软件内置的滞后系统弹簧,对实体模型的滞回曲线进行处理,得到随深度变化的滞回弹簧所需参数。最后经过对比,验证了该弹簧模型可以较好地模拟实体有限元的计算结果。第三章根据渤海海域的地质资料和桥梁结构设计方案,计算得到适用于模拟该地区软土对桩基约束效应的弹塑性滞回弹簧模型参数,并使用Midas软件建立实桥的三维杆系模型。同时考虑墩截面塑性铰的固有性质,进行E1、E2地震作用下结构的非线性响应分析,并与线弹性土弹簧模型的结果作比较。验证了两者在小震作用下较好的相似性,而大震作用下滞回弹簧又能较好地考虑桩土的耗能作用,对有精细化分析要求的桥梁结构有一定参考意义。第四章是在设计工况的基础上,对结构参数和设计参数的影响程度进行分析。计算结果表明:顺桥向固定支座的个数、温度作用、桥墩高度以及抗震设防烈度对结构在地震作用下的响应有较大影响,而主梁跨度的影响并不明显。第五章是本文内容的整体梳理,同时针对本文研究的不足之处,所展开的对进一步研究的探索和展望。

关键词：软土基础跨海桥桩土相互作用弹塑性滞回弹簧模型地震时程分析

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