行波激励下大跨钢管混凝土拱桥的减震控制研究

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作为生命线工程的重要组成部分,桥梁结构是公路、铁路交通系统的关键设施。同时,桥梁抗震也是工程抗震的一个重要方面,一旦桥梁在地震中遭受破坏,不但导致巨大的直接经济损失,还关系到灾区震后救援能否顺利进行以及能否及时恢复生产。现有桥梁设计规范采用反应谱抗震分析方法,只考虑一致地震激励的影响,在实际地震过程中,多种影响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。 拱桥的结构复杂,主拱的轴压比一般较高,抗震性能相对较差,而且随着拱桥跨径的增加,在地震行波效应的作用下,其不良地震响应通常更为剧烈。因此大跨度拱桥的抗震设计不宜过分依赖于延性设计,而应该采取适当的减震措施来控制地震响应。 本文以一上承式大跨钢管混凝土拱桥为模型,利用有限元分析软件对结构进行行波激励下的地震反映分析,并加设阻尼支撑检验其对结构的地震作用及行波效应的控制作用,主要工作与成果有: 1、对桥梁的抗震设计进行了分析,利用MIDAS有限元软件对一上承式大跨钢管混凝土拱桥进行了建模,并对模型进行了模态分析和动力时程分析。 2、对桥梁模型进行了不同波速下的行波效应分析,发现拱脚受行波激励影响最为明显,且该工程在El Centro Site,Vertical波的影响下,当视波速为1000m/s时,对结构产生部分有利影响。而当视波速越大时,结构内力与一致激励时的结构内力情况越为接近;另外,行波激励对桥梁不同位置的不同响应值可能产生有利或有害的影响。 3、通过试算和系数调整,给出了阻尼支撑的布置方案,在有效控制拱顶及1/4跨处位移的基础上,其弯矩和剪力得到不同程度的控制。 4、对安置阻尼支撑后,其对模型的行波激励控制效果进行了分析,得出结论:在安置阻尼器后,虽然结构的大多数内力有所减小,但行波激励对结构的影响仍是不可避免。
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