大跨度結(jié)構(gòu)多維多點地震響應(yīng)試驗研究與理論分析.pdf

1、為了滿足人民對建筑結(jié)構(gòu)各種功能的需求,諸如體育館屋蓋、橋梁這些大跨度結(jié)構(gòu)在當(dāng)今社會工程中占有重要的組成部分,而且跨度和規(guī)模也日益增加。地震是危害人類社會的一大自然災(zāi)害,常會造成巨大的生命財產(chǎn)損失。地震中,如果橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞,不僅會帶來了巨大的直接經(jīng)濟(jì)損失,也將嚴(yán)重影響災(zāi)害應(yīng)急、震后救災(zāi)和恢復(fù)生產(chǎn)等工作。隨著大跨度結(jié)構(gòu)工程量地急劇增加,關(guān)于這類地震響應(yīng)特征的研究則呼之而出。 相對于一致激勵與單向地震波激勵,多點多維激勵是更符合大

2、跨度結(jié)構(gòu)實際情況的地震動輸入方式。目前,國內(nèi)外對多點激勵下大跨橋梁的抗震研究主要局限于理論和數(shù)值模擬方面；由于設(shè)備的限制,大跨度結(jié)構(gòu)多維多點的振動臺試驗基本上一直處于“荒蕪”的狀況。 多點激勵方面,對實際工程千島湖大橋進(jìn)行行波地震響應(yīng)數(shù)值模擬,同時對千島湖大橋考慮行波效應(yīng)的隨機地震響應(yīng)進(jìn)行分析,并對多點激勵下的某座大跨度拱橋縮尺模型進(jìn)行了振動臺試驗研究,同時利用有限元軟件對其進(jìn)行了多點激勵地震反應(yīng)分析。多維地震動方面,本文著重對

3、國家體育館屋蓋進(jìn)行了大比例振動臺試驗,通過分別施加豎向、水平地震作用,以及同時進(jìn)行豎向和水平地震動的兩向地震激勵,并對國家體育館屋蓋數(shù)值模型進(jìn)行三維地震響應(yīng)計算分析,來探索在不同地震波、不同邊界約束條件下,其地震響應(yīng)特征。通過以上研究,主要取得以下幾點成果： 1.建立千島湖大橋三維數(shù)值模型,并對其行波響應(yīng)以及隨機地震響應(yīng)進(jìn)行分析,得出千島湖大橋各部分內(nèi)力響應(yīng)隨視波速的變化； 2.完成了大跨度拱橋模型多點激勵振動臺試驗,得

4、到了橫橋向加速度正弦波激勵下模型結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)以及行波效應(yīng)、衰減效應(yīng)的影響規(guī)律,并利用ANSYS有限元軟件進(jìn)行了多點激勵下大跨度拱橋動力反應(yīng)分析,與試驗結(jié)果基本吻合； 3.對國家體育館屋蓋進(jìn)行動力特性測試,共測出結(jié)構(gòu)的5階頻率振型以及相應(yīng)的阻尼比,并和數(shù)值計算進(jìn)行比較分析； 4.設(shè)計國家體育館屋蓋單向和雙向地震振動臺試驗方案,對國家體育館進(jìn)行單向豎向地震輸入試驗、單向水平地震輸入試驗和兩向地震輸入試驗,同時設(shè)國家體育館邊