【摘 要】
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近远场地震作用下斜拉桥的静动力响应问题仍是斜拉桥设计的关键问题,而辅助墩高度、布置方式、塔梁连接方式、塔梁相对刚度、斜拉桥结构体系等对地震作用下的斜拉桥静动力响应有着重大影响。为研究近远场地震作用下辅助墩对双塔斜拉桥静动力响应的影响规律,首先介绍国内外研究现状及本文研究内容,其次,以西南山区某双塔斜拉桥为研究背景,探究了有无辅助墩和不同辅助墩高对双塔斜拉桥静力稳定性及自振特性的影响,再次,通过改变
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近远场地震作用下斜拉桥的静动力响应问题仍是斜拉桥设计的关键问题,而辅助墩高度、布置方式、塔梁连接方式、塔梁相对刚度、斜拉桥结构体系等对地震作用下的斜拉桥静动力响应有着重大影响。为研究近远场地震作用下辅助墩对双塔斜拉桥静动力响应的影响规律,首先介绍国内外研究现状及本文研究内容,其次,以西南山区某双塔斜拉桥为研究背景,探究了有无辅助墩和不同辅助墩高对双塔斜拉桥静力稳定性及自振特性的影响,再次,通过改变桥墩高度、塔梁连接方式和塔梁刚度等的变化,探究了地震作用下组合梁斜拉桥的抗震合理体系优选问题,最后研究了近场地震和远场地震作用下双塔斜拉桥参数敏感性问题,主要结论如下:(1)有辅助墩的内力和稳定性均要大于无辅助墩下对应值,而位移响应却是有辅助墩的小于无辅助墩。随着辅助墩墩高的增加,各关键内力响应减小,关键点位移响应相应增加。无辅助墩与有辅助墩的基频分别为:0.196Hz和0.268Hz,与规范计算值吻合度较高。随着辅助墩高的增加,各主要频率均成减小趋势,特别对横弯、竖弯以及对称扭转影响较大。最大墩高相比最小墩高的横弯、竖弯以及扭转频率分别减小了53.5%、57.5%和30.0%。(2)地震作用下原体系的塔墩高度为最合适塔墩高度,此时塔顶位移和跨中挠度最小,而塔底弯矩也不大。三种体系下塔顶位移和跨中挠度相差情况不大,但体系2(半漂浮体系)下的塔底弯矩最小,因此,在三种体系中,半漂浮体系为合适体系。(3)塔梁刚度对塔顶纵向位移影响不明显,对横向位移影响较大,最大可减小57.9%;跨中挠度随塔梁刚度增加而相应减小,而塔底弯矩随塔梁刚度增加而相应增加。主梁弯矩在不同墩高和不同塔梁相对刚度的作用下变化不大,但在一定范围内随墩高增加而增加,随塔梁相对刚度的增加而减小。(4)近场地震作用下位移响应和内力响应均大于远场地震作用下位移响应和内力响应,且在X+Z工况下的塔顶纵向位移与端斜拉索轴力要大于Y+Z工况下的塔顶纵向位移与端斜拉索轴力,但塔底弯矩却是受横向地震作用影响相对较大。(5)设置辅助墩,可显著减小主梁边跨弯矩(其值可减小41.2%)和中跨跨中挠度(其值可减小21.5%),一定程度上减小中跨主梁弯矩(其值可减小8.3%)和端斜拉索轴力(其值可减小4.4%),使结构受力更合理。(6)半漂浮体系下塔顶位移和塔底弯矩最小,但跨中竖向位移稍大,但与其他两体系相差不大。
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