赵岩[1]2003年在《桥梁抗震的线性/非线性分析方法研究》文中认为大跨度桥梁抗震分析方法近几十年来一直是国内外学术界的研究热点。近些年来，随着我国经济高速发展，大中型桥梁建设也迅猛发展，目前使用的《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)只能处理150m跨度内的中小桥梁，已不能满足工程设计的迫切需要。有鉴于此，有关单位已开展了规范修订工作。其内容之一就是对中大跨度桥梁的抗震方法(或原则)给出指导性建议。为此需要进行大量的理论研究和数值计算及比较。例如，普遍认为，进行大中型桥梁抗震分析时需考虑地震激励的空间变化效应。但目前设计规范采用的反应谱法不能处理这类问题。时程分析法因计算量很大，亦难在工程中得到普及。随机振动法在处理这类问题时理论上有很大的优越性，但在国内外地震工程中还几乎没有获得实际应用，主要原因之一就是计算复杂性。此外还有地震加速度功率谱的确定，计算结果的处理方法等等问题。虚拟激励算法突破了计算效率瓶颈，并且易于处理多点激励问题。因此，将随机振动法作为一种新的桥梁抗震设计方法引入我国桥梁工程界不仅符合客观需求，体现了设计水平的现代发展趋势；而且在方法论上也有了比较有利的条件。从另一个角度讲，在工程招投标国际化趋势日益激烈的今天，如果能够在规范中纳入有我国独特优势的技术手段，也有助于提高我国桥梁建筑行业的整体国际竞争力。西方列强用此手段制约他国的例子已经屡见不鲜。本博士学位论文的工作围绕《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)的修订工作展开。不但为新版规范关键内容的扩充提供了坚实的理论背景和一些高效可靠的先进分析方法，而且对于超越当前规范内容的一些深层次问题也作了比较深入的探讨。主要进行的研究工作如下： (1)将随机振动法、反应谱法和时程分析法进行了系统比较，作了大量数值计算，分析了不同跨度桥梁在一致／非一致地震激励下的动态响应。结果表明采用随机振动法进行结构抗震分析不但使桥梁设计更为安全可靠，而且简便易行。尤其是将规范涵盖的桥梁跨度范围扩大到150m以上时，给出了充分的理论依据和方便的计算手段。 (2)桥梁所受到的地震激励是随机的，而且结构参数也具有随机性。这两种随机性对于桥梁动力可靠度的影响往往不相上下。但是要同时考虑这两种因素(复合随机问题)又难度很大。本论文用虚拟激励法将平稳随机激励转化为简谐激励，从而将复合随机问题(结构参数随机且外激励随机)转化为单随机问题(仅结构参数随机)。建立了由单参数变异性摄动分析组合出多参数变异性分析结果的算法。提出的分析方法不仅效率很高，且精度也由数值模拟得到验证。将该方法应用于复杂桥梁体系，分析了参数随机性对桥梁抗震性能的影响。这在以往的研究中还没有见到。对于复杂桥梁工程结构的复合随机分析建立了新的手段。 (3)对于大型复杂桥梁，已往由于随机振动计算方法的局限性，具体的数值研究很不充分，大大限制了对动力可靠度理论规律的认识及其工程应用。本论文将虚拟激励法引入桥梁抗震可靠度分析。通过具体、准确的数值分析比较，对以前被认为很困难的均匀/非均匀随机地震动场中桥梁可靠度的问题进行了深入研究，取得了良好的效果。这为桥梁体系的动力可靠度分析提供了一条实用的途径，对未来桥梁规范的进一步发展作了有意义的探索。 (4)时间历程法历来是非线性地震反应分析的主要手段。但是算法的精度和效率也从来是不尽人意的研究热点。本论文将精细时程积分法用于复杂桥梁非线性地震响应时域分析时，始终只应用结构初始振型进行降阶计算，不但提高了求解效率，而且具有很好的精度。本论文还提出一种方便的结构运动方程建立方法，充分利用了桥梁只有局部构件进入非线性的特点;方程中局部非线性单元既可为剪切型非线性，也可为弯曲型非线性，更具有一般性，便于工程应用。 (5)在强烈随机地震作用下，桥梁将局部进入非线性(弹塑性)状态工作。传统的算法都是将等效线性化方法与李亚普诺夫方程法相结合处理这类问题，效率很低。本论文中采用高效的虚拟激励法代替了李亚普诺夫方程法。计算精度保持一致，但是计算效率得到很大提高。实现了对复杂桥梁结构进行有效的弹塑性数值分析。对于强震时易发生非线性滞变行为的桥墩构件，则无论是发生剪切型破坏，还是弯曲型破坏，或者弯一剪型破坏，都统一地以BouC邓en微分方程模型予以表达，使复杂桥梁结构的局部非线性弹塑性抗震分析建立了统一的表达框架。
谢文[2]2008年在《大跨度钢管混凝土拱桥非线性地震响应分析》文中指出近年来,随着钢管混凝土结构理论的不断完善,钢管混凝上拱桥得到了迅猛发展,抗震问题仍是大跨度钢管混凝土拱桥需要深入研究的问题。目前我国规范对大跨度钢管混凝土拱桥的抗震问题无明确规定,从有关桥梁抗震的文献看,对大跨度钢管混凝土拱桥地震响应性能的研究仍然较少。本文针对大跨度钢管混凝土拱桥的地震响应进行了以下几个方面的研究。本文以汉中城市桥闸工程(钢管混凝土拱桥)为背景,建立了适合于地震响应分析的有限元模型。考虑了主拱肋模型的选取对地震响应分析的影响,建立模型Ⅰ、Ⅱ,比较了二者在叁维激励下各关键截面位移时程反应,得出了模型的选取影响较大;采用动力时程分析法,探讨了竖向激励、横向激励的影响,得出了竖向地震激励改变了各控制单元内力的分布规律,且竖、横向地震激励不容忽视;得出了叁维激励是大跨度钢管混凝土拱桥的最不利激励方式;横向位移、面外弯矩My在叁维激励下的响应峰值显着,表明拱肋的横向响应基本由横向激励控制,耦合振型作用不明显。其次研究了行波效应对大跨度钢管混凝土拱桥地震响应的影响,并深入探讨了不同波速对大跨度钢管混凝土拱桥地震响应的影响。分析结果表明行波对于行波方向的位移影响比较大,对竖向位移影响比较小,对内力的影响较为显着,总体来说产生不利影响,因此在大跨度钢管混凝土拱桥的地震响应分析中考虑行波效应是必要的。最后在线性地震响应分析的基础上,进一步研究了几何非线性、材料非线性对大跨度钢管混凝土拱桥地震响应的影响,得出了几何非线性对该桥影响不明显,而材料非线性影响较大的结论。
张成江[3]2015年在《大跨度钢筋混凝土拱式渡槽动力特性及地震响应分析》文中认为钢筋混凝土拱式渡槽在水利输水工程中的运用越来越多,但是拱式渡槽抗震设计时仍然是参照公路桥梁的相关抗震设计规范。关于钢筋混凝土拱式渡槽的地震特性的研究不多,对于拱式渡槽主拱圈的动力弹塑性研究国内更少见。因此,对于钢筋混凝土拱式渡槽在地震作用下的动力特性以及地震响应规律的研究显得非常重要。本文主要对钢筋混凝土拱式渡槽做了以下研究工作:①结合祠堂边渡槽的工程实例,利用有限元分析软件Midas/Civil建立其空间动力分析模型,对比分析了钢筋混凝土拱式渡槽在有水工况下和无水工况下的动力特性的区别。②运用反应谱法分析了拱式渡槽主拱圈的内力、位移地震响应规律以及渡槽在有水工况下和无水工况下的地震响应规律对比。同时运用线性时程分析法,对渡槽进行动力时程分析。将反应谱法的结果与线性时程分析法的结果进行对比分析。③考虑行波效应时对大跨度钢筋混凝土拱式渡槽进行地震响应分析,主要通过比对不同的剪切波速情况下,顺渡槽向输入地震波,对比分析不考虑行波效应与考虑行波效应时,钢筋混凝土拱式渡槽的地震响应规律的差异性。④用纤维单元对主拱圈进行划分模拟,其他结构部位仍用弹性梁单元模拟,得到基于纤维梁单元的动力弹塑性分析模型。对主拱圈进行了动力弹塑性分析,得出其动力弹塑性的地震响应规律。
张伟山[4]2015年在《双塔双索面斜拉桥地震动响应分析》文中指出近年来,伴随我国经济的蓬勃发展,大跨度斜拉桥凭借其新颖的构造、合理的受力形态及较强的跨越能力在道路交通工程中得到了广泛应用。大跨度斜拉桥作为一个地区的交通枢纽工程,往往对整个地区的经济发展具有很强的带动作用。因此,研究分析大跨度斜拉桥地震动作用下的响应问题,确保其在地震作用下的安全性是十分必要的。本文首先阐述了近现代阶段斜拉桥发展的历程和目前广泛使用的地震动响应分析方法;然后,以现有一座双塔双索面斜拉桥(钢筋预应力混凝土结构)为工程背景,通过大型有限元分析软件MIDAS/CIVIL建立了该桥的叁维空间有限元模型,对其进行了自振特性和地震动响应的分析研究。研究如下:(1)本文首先阐述了大跨度斜拉桥的基本特点及国内外发展历程;探讨了大跨度斜拉桥地震动响应分析的必要性和当前斜拉桥地震动响应分析存在的一些问题。(2)阐述当前桥梁地震动响应分析的一些基本理论;主要分析了当前使用较为广泛的反应谱法和时程分析法,并给出了相应的计算公式。(3)以有限元软件MIDAS/CIVIL为计算分析平台,建立了工程实例的叁维空间有限元模型,对该斜拉桥的自振周期、振型等结构特性进行了分析研究。(4)通过计算斜拉桥的有效振型参与质量,确定了参与反应谱法分析的振型模态阶数;同时按照相关规范并结合桥址所在场地条件,确定了结构的设计反应谱;进行了5种地震动工况输入下的反应谱法分析。(5)根据规范相关规定以及桥址的地震特性,选取合适的地震波作为地震动输入波;重点考虑了索塔的材料非线性对斜拉桥的地震动响应分析的影响,从而对斜拉桥进行了线性时程及借助索塔纤维模型的非线性时程一致激励下地震动响应分析。(6)通过对比分析反应谱法和时程分析法在各种工况下桥梁关键部位内力和位移响应的结果,得出相关结论。
李可欣[5]2017年在《高墩大跨连续刚构桥地震响应下的弹塑性分析》文中认为近年来连续刚构桥在我国获得了大力的发展,特别是在我国西南部的山区中,高墩大跨的预应力混凝土连续刚构桥因其自身的众多优点而得到了广泛的应用。同时西南地区也是地震的多发地带并且大多属于高烈度地区,因此对连续刚构桥进行罕遇地震下的非线性弹塑性地震反应分析,研究其在罕遇地震作用下的弹塑性状态是十分有必要的。本文首先简述了连续刚构桥的发展及其抗震研究的现状,同时对延性抗震的理念进行了简要的介绍,并对桥梁结构在地震响应下的动力分析理论知识和计算方法进行了简单的阐述;其次,以云南省马过河连续刚构桥为工程背景,运用大型通用有限元软件MIDAS CIVIL建立了有限元模型,对其进行了弹性动力时程分析和弹塑性动力时程分析.主要完成了以下几项工作:1、介绍了国内外连续刚构桥的发展与弹塑性抗震分析的研究现状,阐述了我国桥梁抗震设防的基本目标,并对延性抗震的理论进行了简要的介绍。2、介绍了桥梁结构在地震响应下的动力分析基本原理和抗震设计中常用的一些计算方法。3、以云南马过河连续刚构桥为工程实例背景,介绍了运用大型有限元软件MIDAS CIVIL的建模过程,并在考虑桩土作用后进行其自振特性计算。4、分别运用线弹性动力时程分析方法和非线性弹塑性动力时程分析方法在纵桥向和横桥向上对其有限元模型进行对比分析,同时对连续刚构桥桥墩在弹塑性动力时程分析下形成的转角进行研究,确定其塑性铰出现的位置及转角大小,判断连续刚构桥高墩在罕遇地震下的工作状态。5、分别以桥墩系梁的个数和两个桥墩之间的高差为研究对象,对模型在顺桥向和横桥向上进行弹塑性动力时程分析并进行对比,研究其桥墩在罕遇地震作用下的内力、位移和塑性铰延性特性的变化情况,得出对罕遇地震抗震设计最有利的桥墩系梁个数和桥墩高差。
殷玉梅[6]2007年在《大跨度悬索桥几何非线性地震反应分析》文中研究指明随着国家经济的飞速发展，大跨度桥梁的建设日益增多，悬索桥由于其缆索承重的特点而具有超长的跨度，使其在技术经济上优于其他承重结构，因而受到广大设计者的青睐。作为生命线工程的桥梁，抗震设计已成为桥梁设计中不可缺少的部分，地震作用直接影响着其结构的安全可靠性。国内外学者对悬索桥的动力性能和抗震设计方法进行了大量的研究工作，悬索桥地震响应更是广泛关注的对象。悬索桥由于其缆索承重的特点，使其几何非线性问题比较突出。过去，已有学者针对几何非线性在大跨度桥梁地震反应分析中的影响进行了研究，但结论的不一致性，需对地震作用下大跨度悬索桥几何非线性影响作进一步研究。因此，为了更好的了解大跨度悬索桥结构的性能，本文以舟山西堠门大桥(双塔双跨)、江苏润扬大桥(双塔单跨)两座不同类型大跨度悬索桥为工程背景，对大跨度悬索桥的几何非线性地震反应展开了研究。本文主要完成了以下一些工作内容：(1)运用通用有限元软件建立了悬索桥的动力计算模型，进行了动力特性分析，对大跨度悬索桥的动力特性特点进行了归纳总结。(2)通过以上两座不同类型大跨度悬索桥不同场地类型下多条地震波输入以及不同地震等级下的线性以及几何非线性地震反应分析，得出了大跨度悬索桥的地震响应规律。并对大跨度悬索桥的地震响应进行参数分析，探讨了几何非线性对以主缆等主要承重结构的影响。(3)通过大跨度悬索桥悬吊体系动力响应比较，对缆索松弛问题进行了研究。(4)通过不同场地地震波作用下桥塔、主梁最大位移的比较，表明在悬索桥的地震反应分析中地震波中长周期成份对结构响应有重要影响。(5)从周期反应谱研究现状及现行规范反应谱使用情况出发，对当前获取长周期反应谱的几种方法进行了讨论。
韩立中[7]2009年在《大跨度自锚式斜拉悬索桥分析方法与性能研究》文中研究说明近年来,随着交通科技的发展各种各样的桥型也随即产生,大跨径悬索桥与大跨径斜拉桥更是发展迅速。但是随着桥梁所处的空间、施工条件以及经济造价的限制,这些大跨径桥型越来越受到限制;桥型多样化,空间结构桥梁增多是桥梁发展的趋势所在。新工艺、新材料和高性能计算机的出现,使得与桥梁设计相关理论在近叁十年得以迅速发展、完善。概念设计方面:经过解析与数值分析理论的发展,明确了典型结构体系的力学特性,涌现了各种样式悬索桥、斜拉桥,协作体系桥梁。自锚式、地锚式悬索桥以其优美的线型、新颖的外观以及选址灵活等特点受到大家喜欢。地锚式悬索桥虽然是大跨径甚至超大跨径桥梁的首选,但是它那硕大的锚碇受到施工以及经济的制约越来越让人们伤透脑筋。自锚式悬索桥而越来越受到青睐,一大批大跨度自锚式悬索桥也就应运而生。但是受到材料以及力学体系的限制跨径也受到很大制约,只能在中小跨径徘徊。斜拉桥的跨径也作的越来越大,已经超过千米的斜拉桥世界上也有好几座,发展势头也锐增。斜拉桥的刚度以及挺拔的力度也受到人们的青睐,在中小跨径以及大跨径桥梁,跨江、跨海等地理位置复杂的地形、还有风速以及地震恶劣环境条件下的地形都能看到斜拉桥挺拔的身影。但是斜拉桥随着跨径的增加,随着力学体系要求,斜拉桥的塔高越来也越高,千米级斜拉桥的塔高达到350多米甚至400米,这么高的普通建筑都受到力学和环境的挑战,何况还受到静力以及动力不断施加的桥梁,施工难度以及监控相当复杂。况且还有地形以及航空管制等外界事物的必然限制。综合以上很多因素的考虑,基于大连湾跨海大桥的实例,大连理工大学课题组提出了自锚式斜拉.悬索协作体系桥梁来解决相应的问题,还受到交通部西部交通建设科技项目“斜拉-悬索协作体系桥梁的研究”开发课题的资金资助。西部交通建设科技项目基金(2006 318 823 50)。自锚式斜拉—悬吊协作体系桥作为一种新型的桥梁结构形式,具备了传统的斜拉—悬吊协作体系桥的诸多优点,而且由于庞大锚碇的取消,更好的适应了深海软土地基的建设,在不良地质环境条件下具有强劲的竞争力,目前已被工程界所采纳。但从已有的文献看,对这种桥型静、动力性能的研究颇为少见。为了确保自锚式斜拉-悬索桥施工和成桥运营期间的安全,使得自锚式斜拉-悬索桥结构的设计更加经济合理,本文以拟建的大连湾跨海大桥以及金州湾跨海大桥为工程背景,基于几何非线性有限元理论、图论优化理论,对大跨度自锚式悬索桥整体稳定与极限承载力、结构动力特性、地震响应分析、抗震减震、颤振稳定、抗震可靠度、结构系统可靠度等几个方面开展了大跨度自锚式斜拉-悬索桥分析方法与性能方面的研究。本文的研究工作和取得的主要成果有:1.结合设计基本资料及设计技术要求,提出了大连湾跨海大桥桥型方案的设计构思,并对大桥自锚式斜拉-悬索桥的结构体系进行了创新性设计。2.本文将图论应用于薄壁杆件结构计算,建立了薄壁剖面的图模型,利用关联矩阵和基本回路矩阵简洁而又准确地描述了薄壁剖面的拓扑关系。利用图论导出的计算扇性坐标、Bredt剪流、二次剪流和弯曲剪流的矩阵方程式。对任意复杂的薄壁剖面,只要建立了图模型,得到关联矩阵和基本回路矩阵,就可利用以上各矩阵方程式方便地用电子计算机求解,从而避免了在具体计算过程中判断剖面的拓扑关系而引起的困难。用图论作工具,研究了薄壁杆件在自由扭转时剖面极限扭矩的计算方法。3.分析研究了悬索桥、斜拉桥、自锚式斜拉悬索桥的相关理论。本文选择大型通用有限元程序ANSYS作为结构分析软件,在求解过程中计入上述各种非线性因素的影响,以大连湾跨海大桥大连港主通航孔为工程背景,建立平面杆系计算模型。把自己分析的梁柱效应理论、虚位移原理应用于自锚式斜拉悬索桥力学分析当中,结合ANSYS有限元软件,更好分析此桥产生的非线性力学效应。4.基于有限元理论,考虑多种非线性因素,建立有限元模型,对大连湾跨海大桥大连港主通航孔推荐方案主跨800m的自锚式斜拉—悬索协作体系桥的静力行为进行了详尽分析,包括刚度特性、内力、吊索疲劳问题、交接区的变形。5.自锚式斜拉—悬吊协作体系桥的动力特性主要包括体系的自振频率和主振型,它是该体系桥进行动力响应分析的前提和基础。通过建立空间有限元计算模型,对采用自锚式斜拉—悬吊协作体系的大连港跨海大桥的动力特性进行了分析,并与相同跨径和结构参数的地锚式斜拉—悬吊协作体系桥进行了对比研究,总结了自锚式斜拉—悬吊协作体系桥动力特性的新特点并揭示了其原因。6.分别用反应谱方法和时程分析方法对大连港海湾大桥拟定的结构体系进行了抗震分析。根据抗震分析结果,选定了结构体系,采用了摩擦支座减震技术,并对粘滞阻尼技术进行了探讨。本文将精确高效的虚拟激励法引入到自锚式斜拉—悬吊协作体系桥的地震响应分析中,对此桥在随机地震荷载作用下的地震响应进行了系统地研究,重点考察了叁种影响地震体系波作用下,考虑了多点激励和地震动的空间变化效应以及阻尼的变化对该新型体系内力和位移峰值的影响。以大连湾跨海大桥为例,基于由规范反应谱生成的当量功率谱密度函数,对比分析了多点一致激励和非一致激励下其地震响应的特点和规律,所得结论为该新型协作体系桥的抗震设计提供了有价值的参考。鉴于阻尼作为结构动力特性及动力反应中的一个重要参数,本章研究了阻尼器地选择,作者主要言裾持妥枘崞?介绍了粘滞阻尼器地原理及其应用方法,研究了阻尼比的变化对结构地震反应的影响。为该新型体系桥梁的进一步设计提供了有价值的参考。7.针对大跨度自锚式斜拉-悬索桥可能存在的风致振动,对大连港海湾大桥进行了颤振稳定分析。本文简要介绍了桥梁静力风效应与桥梁风致振动的基本理论,以大连湾跨海大桥为工程背景,通过理论分析对大跨度自锚式悬索桥的抗风性能进行了研究。主要研究①运用多模态颤振有限元分析方法,分别从悬索的矢跨比、吊跨比、斜拉索索面布置形式、边跨辅助墩的设置以及桥面主梁构成等设计参数着手,对主跨800m的一座自锚式斜拉-悬吊协作体系桥进行了颤振稳定性分析,指出了影响自锚斜拉-悬吊协作体系桥颤振稳定性的关键设计参数,并从抗风性能角度探讨了自锚斜拉-悬吊协作体系桥的合理结构形式。②由变形引起的结构动力特性以及空气力的非线性变化效应将会对大跨径自锚式-斜拉悬索桥的颤振产生不容忽视的影响。基于结构的变形后状态,充分考虑结构变形引起的非线性效应,建立了大跨径桥梁颤振分析的叁维非线性方法及其计算程序。结合大连湾跨海大桥设计的自锚式斜拉-悬索桥进行了颤振分析和研究,并揭示了结构变形产生的非线性效应对大跨径自锚式斜拉悬吊桥颤振影响的程度和机理。8.本文以大连湾跨海大桥作为研究对象,引入虚拟激励法,对自锚式斜拉悬索桥的抗震动力可靠度进行了计算分析。分别计算了考虑均匀地面激励、空间效应及任意相干效应的情况,在多点非一致激励下的桥梁下部结构的墩、塔各控制截面的抗震动力可靠度,得到了一些有价值的结论。9.本文总结了结构系统可靠度分析的方法及失效模式。对大连湾自锚式斜拉悬索协作桥在承载能力极限状态下的系统可靠度进行了评估。采用全局β约界法识别结构系统的主要失效模式,并应用微分等价递归算法得到系统各失效模式的等价安全裕量方程。最后,通过Ditlevsen界限理论,确定了结构系统失效概率的上、下限。
谢东[8]2012年在《基于随机振动法的斜拉桥地震响应分析》文中提出进入二十一世纪以来,地球内部的活动表现得尤为活跃,各种地震灾害给人类的生命和财产带来了巨大的损失,交通工程作为连接各个地区的经济纽带,一旦遭受破坏将直接对人民的各种经济活动与生活带来不可估量的影响。在交通工程中最受关注的便是桥梁,桥梁是跨越山谷、河流的必经要道,遭到震害以后小则影响交通出行,大则切断震区通道,促进了次生灾害的加重。在桥梁的队伍中,斜拉桥以其跨度大,结构形式新颖和视觉效果完美给人们产生了深刻的影响,在交通事业的发展中占据着举足轻重的作用。在我们这个地震多发的国家,如何保证大跨度的斜拉桥在建设、运营期间具备足够的抗震安全性,成为了摆在桥梁设计与研究工作者面前的重大课题。桥梁的抗震理论经历了从静力法、反应谱法、动力时程分析法、随机振动法的演变过程。在大跨度的斜拉桥抗震分析过程中,由于结构的大变形行为、结构所在地的空间变化的不一致性以及地震动输入的随机性,使得桥梁的抗震研究变得复杂和困难。所以在大跨度斜拉桥的抗震研究过程中,需要考虑到诸多因素,综合各种方法的优劣,对结构进行正确的抗震分析。本文以内蒙古一座总跨径长760米的斜拉桥作为研究对象,在总结了前人对桥梁抗震设计理论研究的基础上,探讨了桥梁地震响应分析的理论方法,同时在通用有限元软件ANSYS平台上采用动力时程分析和随机振动理论分析了该桥的动力响应特性,以期作为该桥抗震性能的综合评价与参考,本文主要研究内容包括以下内容：1)详细介绍了桥梁抗震设计的基本理论与方法,包括静力法、反应谱法、动力时程分析法和随机振动分析法,探讨了各种方法的特点与分析过程。2)采用结构分析程序ANSYS,建立了小沙湾黄河特大桥的空间杆系有限元模型,详细的分析了整个建立模型的过程。3)分别在线性和非线性的条件下对斜拉桥空间模型进行了模态分析,获得了该桥模型的自振频率和振型,对比了线性和非线性对结构自振特性的影响,通过获得结构的频率与振型为后续的瞬态动力学分析和谱分析奠定基础。4)介绍了ANSYS进行结构瞬态动力分析的一般步骤,鉴于斜拉桥的柔性特点,考虑结构几何非线性的影响对其进行动力时程分析,直接对结构输入一致激励的地震加速度时程；总结了不同分析类别下地震动输入模式与方法等若干问题；探讨了考虑几何非线性以后结构在受一维、二维和叁维地震动激励下,与线性条件下相比其动力响应的影响。5)总结了前人对平稳随机振动所建立的自谱密度函数模型,探讨了各个模型的特点。借鉴了有关学者的有关参数,以此参数作为随机地震动输入为后续随机地震响应分析提供依据。以概率统计理论和振动理论为基础,初步分析了结构在一致激励的平稳随机地震作用下的动力响应统计值。文末,在总结了本文研究内容的基础上,针对文中尚未考虑到的问题进行了说明,以期为后续的研究工作指明方向。
徐凯燕[9]2009年在《大跨度斜拉桥非线性地震反应时程分析及减、隔震研究》文中进行了进一步梳理地震作为一种破坏力巨大而又难以预料的自然灾害,其强震的发生往往会带来巨大的生命财产损失。而大跨度桥梁,作为交通枢纽工程和生命线工程的重要组成部分,一旦损坏,将给抗震救灾带来很大的不便。因此,对桥梁的抗震性能进行全面、系统的研究将是十分必要的。本文以斜拉桥作为研究对象,对斜拉桥非线性静动力特性、一致激励和非一致激励下的地震反应以及减、隔震措施进行了系统的研究,主要工作包括以下几个方面:1、综述了国内外大跨度桥梁地震反应研究的发展历史和现状,介绍了桥梁结构地震反应分析时地震波的选择与输入方法。2、基于非线性有限元理论,推导了几何非线性问题的平衡方程。引入等效弹性模量E eq的概念来计及斜拉索垂度效应的影响;引入稳定性函数的概念和几何刚度矩阵来计及塔梁单元受轴力和弯矩作用组合效应的影响,并推导了索单元和塔梁单元计及各项非线性影响的刚度方程和斜拉桥作空间结构分析时的稳定性函数。通过对比分析,将带动坐标的混合法应用于斜拉桥非线性计算分析。3、在斜拉桥静力分析方面,考虑了斜拉桥的各项几何非线性(斜拉索的垂度效应、弯矩和轴向力的组合效应以及结构大变形效应)的影响,编制了相应的计算程序,并用于斜拉桥的成桥状态空间计算分析。具体以两个斜拉桥模型(主跨分别为335米和670米)为例,进行了详细的非线性计算分析,与线性分析结果进行了比较,并讨论了斜拉桥的各项几何非线性因素对计算结果的影响,为动力分析奠定了基础。4、建立了大跨度斜拉桥非线性一致激励与多点激励下的地震运动方程,并对非线性运动方程的数值求解方法进行了初步分析。讨论了大跨度斜拉桥动力分析中质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵的处理方法以及斜拉桥动力分析模型的建立方法。在此基础上,分别用空间梁单元模拟主梁和索塔,利用索单元模拟斜拉索,建立了叁维空间有限元模型,对上述两个斜拉桥模型分别进行了动力特性对比分析和一致激励与多点激励下的非线性地震反应时程分析。5、以主跨460米武汉军山长江大桥为例,运用自编程序,进行了成桥状态索力计算,并详细分析了其动力特性以及该桥在确定性地震动下的一致激励和行波激励时的非线性地震反应,为该类大跨度斜拉桥的抗震分析和设计提供了参考依据。6、以武汉军山长江大桥为工程背景,研究了在地震作用下,分别使用铅芯橡胶支座(LRB)和粘弹性阻尼器(VED)以及两种装置共同使用时桥梁的反应,为该桥维修加固时考虑减、隔震设计提供理论参考。7、最后对本文的研究工作进行了总结,给出所得的主要结论,并指出了还需进一步研究和解决的问题。
樊增彬[10]2002年在《薄壁空心墩非线性地震反应分析》文中研究表明对于简支梁桥，当地震作用发生时，落梁是一种主要的破坏形式，落梁的能量具有压倒性优势，冲击会给下部结构带来极大的影响，而坠落的原因，多数由于支承梁的两桥墩的墩顶位移而使跨度变大，或是因为桥台位移带动梁使梁错位，造成梁在墩顶处脱开。同样对于连续梁等其它结构而言，虽然连续梁桥中梁与梁之间能够相互约束位移，不易发生落梁震害，但墩顶在地震时的位移将对梁的内力分布产生极大影响，有发生局部破坏危险的不利处。可以说，研究桥墩的地震反应，将对整个桥梁工程抗震的研究起到关键性的作用。而随着铁路建设事业的发展，山区铁路要求修建更多的高桥，因此桥墩越来越高，桥墩也由实心变为空心，目前对于薄壁空心墩振动特性尤其是非线性特性的研究较少，桥梁抗震设计规范中也少有涉及，研究薄壁空心墩的地震反应，对完善我国桥梁设计规范具有重要的意义。 有鉴于此，本文对薄壁空心墩地震反应的确定性分析方法进行了一些探讨，研究了薄壁空心高墩在地震作用下线性和非线性反应的一些特性，其目的是为工程设计部门应用时程分析法编制专用的环形薄壁空心墩抗震分析软件提供一个参考，同时对薄壁空心墩的抗震设计提出一些建议。本文完成了以下几项工作： (1) 分析了桥墩抗震计算的地震力理论和桥墩结构抗震动力学方法； (2) 研究了将桥墩简化为平面杆系结构时结构在地震作用下的计算模型和计算方法； (3) 编制了薄壁空心墩地震反应分析程序，可以对桥墩线性和非线性反应作出分析，并验证其正确性； (4) 通过改变设计参数进行对比计算，提出了一些在桥墩抗震设计中应该注意的问题以及相应的解决方法。
参考文献：
[1]. 桥梁抗震的线性/非线性分析方法研究[D]. 赵岩. 大连理工大学. 2003
[2]. 大跨度钢管混凝土拱桥非线性地震响应分析[D]. 谢文. 长沙理工大学. 2008
[3]. 大跨度钢筋混凝土拱式渡槽动力特性及地震响应分析[D]. 张成江. 重庆交通大学. 2015
[4]. 双塔双索面斜拉桥地震动响应分析[D]. 张伟山. 青岛理工大学. 2015
[5]. 高墩大跨连续刚构桥地震响应下的弹塑性分析[D]. 李可欣. 昆明理工大学. 2017
[6]. 大跨度悬索桥几何非线性地震反应分析[D]. 殷玉梅. 河海大学. 2007
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