低塔斜拉桥合理抗震体系及耗能减震措施研究-桥梁与隧道工程专业毕业论文.docx

博士学位论文
摘 要
大跨径桥梁作为交通枢纽和生命线工程,一旦在地震中遭到破坏,可能导致的生命财产以及间接经济损失将会非常巨大。因此,大跨径桥梁选择合理的抗震体系,并进行正确的抗震分析,对确保大桥抗震安全具有非常重要的意义。
本文结合目前斜拉桥抗震性能研究的现状,以一低塔斜拉桥一一榕江大桥为工程
背景,进行了如下研究工作: (1)介绍了地震动输入的基本理论,总结概括了人工地震波的比例幅值法、傅
立叶幅值调整法、时域叠加法。时域叠加法保留了实际加速度记录的全部相位特性和时变频谱特性,对原始地震动修改最小,在大多数情况下,可保留输入记录的非平稳特性和保持原始地震动的自然积分关系,是一种比较精确的方法。
(2)提出了拟合反应谱的基于时域叠加的窄带时程反演构造法。该法在频域内通过单自由度体系的稳态反应推导出窄带时程与反演输入时程之间的关系式,拟合后的人工波反应谱与目标反应谱非常吻合,拟合精度较高。以榕江大桥为工程背景,利用这一新方法对5条天然地震波记录进行叠加拟合调整,使它们具有相同的目标反应谱,并进行了非线性时程分析。本方法可供同类桥梁抗震设计参考。
(3)在研究钢阻尼器耗能减震机理的基础上,设计了桥梁用钢阻尼滑板支座, 探讨其在常规桥梁上耗能减震的可行性;提出并探讨了钢阻尼器与速度锁定器串联的方案应用于斜拉桥上耗能减震的可行性。研究结果表明,钢阻尼器在常规桥梁和斜拉桥上均具有良好的耗能减震作用,是可行的。
(4)针对榕江大桥主跨380m低塔混合粱斜拉桥方案,提出了提高斜拉索体系竖向刚度及减小主梁轴压力的准辐射形斜拉索布置方式,把斜拉索集中锚固在塔顶。整体钢锚室集中锚固方式具有独创性,而且该措施能延长结构纵飘振动周期,减小结构内力地震响应。
(5)以榕江大桥为工程背景,对比研究了塔梁墩固结体系和半飘浮体系的动力特性及地震反应,分析结果表明半飘浮体系的抗震性能比固结体系优越、合理。并在此基础上从斜拉桥减震的机理出发,提出了榕江大桥的纵横向减震方案,通过参数敏感性分析,确定了纵向粘滞阻尼器、钢阻尼器以及横向钢阻尼器的合理参数。
(6)对榕江大桥进行缩尺比1:20的全桥模型振动台模型试验。试验结果表明, 本文提出的顺桥向采用粘滞阻尼器、横桥向采用钢阻尼器的耗能减震体系能有效地减小关键点的位移及关键截面的应变,且随着地震动的增加,减震效果越明显。
关键词:低塔斜拉桥;地震;时域叠加法;反应谱拟合;耗能减震;钢阻尼器;振动台试验
II
万方数据
Abstract
Long span bridges represent transportation hub and lifeline engineering,and their failures under strong earthquakes may cause tremendous loss of human life and property· It is very important to guarantee the seismic safety of long span bridges by selecting reasonable structural systems and implementing energy—dissipation design·
In this study,the seismic performance of low-pylon cable—stayed bridges with special reference to the Rongjiang Bridge with a main span of 380m is main work is
summarized as follows:
(1)A variety of theory ranging from proportional amplitude method to time。domain superposition method for generating seismic motion are introduced,and their advantages and disadvantages was found that time—domain superposition method retains all the phase characteristics and the time-varying spectral characteristics of the actual acceleration most cases,it is capable of reproducing the non-s