非一致激勵下CFST拱橋隨機(jī)地震響應(yīng)及消能減震研究.pdf

1、地震波在沿大跨度橋梁結(jié)構(gòu)傳播時，由于其自身的多維性、不確定性和空間變化特性，橋梁各支座將會發(fā)生不一致的運(yùn)動。主要表現(xiàn)為局部場地效應(yīng)、行波效應(yīng)以及部分相干效應(yīng)。因此，對于大跨度鋼管混凝土拱橋，研究其在多維非一致激勵下的隨機(jī)平穩(wěn)地震響應(yīng)，具有重要的理論意義和工程價值。本文從非一致隨機(jī)激勵的構(gòu)造出發(fā)，對一座鋼管混凝土拱橋在多維隨機(jī)地震下的響應(yīng)規(guī)律進(jìn)行研究。最后構(gòu)造出相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)，用于對拱橋進(jìn)行耗能減震裝置的參數(shù)優(yōu)化，具體內(nèi)容如下：
　

2、　首先，利用功率譜和規(guī)范反應(yīng)譜之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，使用最小二乘法來擬合地震動模型參數(shù)。同時考慮局部場地效應(yīng)、行波效應(yīng)和部分相干效應(yīng)，構(gòu)造出符合具體工程實例所處場地條件的功率譜密度函數(shù)曲線。
　　其次，建立符合工程實際的鋼管混凝土拱橋有限元模型，使用虛擬激勵法，數(shù)值仿真了該橋在多維非一致隨機(jī)激勵下的動力特性。同時對比其在單維、多維一致激勵下的地震響應(yīng)。分析結(jié)果顯示，地震動空間特性對鋼管混凝土拱橋的影響主要體現(xiàn)在局部場地效應(yīng)中，在實際抗震

3、設(shè)計中應(yīng)該予以重視。
　　最后，對安裝液體粘滯阻尼器的鋼管混凝土拱橋進(jìn)行阻尼器參數(shù)優(yōu)化，隨機(jī)時域激勵采用基于物理模型的隨機(jī) Fourier譜來合成。同時基于能量耗散和結(jié)構(gòu)控制指標(biāo)，構(gòu)造出四個評價函數(shù)作為優(yōu)化設(shè)計的目標(biāo)函數(shù)。對比兩個考慮能量的評價函數(shù)組合與傳統(tǒng)的控制評價函數(shù)，最終得到阻尼器的優(yōu)化參數(shù)。整個優(yōu)化過程表明，優(yōu)化后的阻尼器參數(shù)對鋼管混凝土拱橋在多種地震波下均具有良好的減震效果。引入能量耗散指標(biāo)后，評價函數(shù)可以避免傳統(tǒng)優(yōu)化指