大跨橋梁在地震載荷作用下的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律研究.pdf

1、大跨橋梁作為關(guān)鍵的交通樞紐在經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國民生活中占據(jù)重要地位,一旦在地震中遭到破壞,將會(huì)導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失,并嚴(yán)重影響到抗震救災(zāi)和恢復(fù)重建。研究大跨橋梁在地震載荷作用下的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律,不僅有助于詳細(xì)了解在地震載荷下結(jié)構(gòu)響應(yīng)的全過程,以便認(rèn)識結(jié)構(gòu)在強(qiáng)動(dòng)力載荷下的失效機(jī)制和結(jié)構(gòu)的薄弱部位,而且可以為地震災(zāi)害預(yù)測、工程抗震鑒定以及加固改造等工作提供基礎(chǔ),具有重要的學(xué)術(shù)意義和工程價(jià)值。本文以潤揚(yáng)長江公路大橋的南漢懸索橋?yàn)楣こ瘫尘?采用動(dòng)力時(shí)程分

2、析法對潤揚(yáng)懸索橋進(jìn)行了結(jié)構(gòu)彈性動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算,并分析懸索橋各主要部件動(dòng)力響應(yīng)的規(guī)律和彈性應(yīng)力波的傳遞特性。
　　 本文完成的研究工作和主要成果包括：⑴以潤揚(yáng)長江公路大橋南漢懸索橋?yàn)閷ο?建立了該橋的三維有限元模型并對模型進(jìn)行驗(yàn)證,計(jì)算分析了該橋的結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性,據(jù)此總結(jié)歸納出大跨懸索橋動(dòng)力特性的主要特點(diǎn)；⑵在考慮結(jié)構(gòu)阻尼及幾何非線性影響的基礎(chǔ)上,選取適合的地震波,采用動(dòng)力時(shí)程分析法,對大跨懸索橋在地震載荷假設(shè)分解為橫向、縱向、豎向振

3、動(dòng)分量各自單獨(dú)作用,及三向分量共同作用下的彈性動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行了計(jì)算,詳細(xì)考察了四種地震載荷分量作用下懸索橋各主要部件的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律,據(jù)此分析得到了在地震載荷作用下大跨懸索橋結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的主要規(guī)律和彈性應(yīng)力波在懸索橋結(jié)構(gòu)中的傳播特性；⑶對大跨懸索橋橋塔在地震載荷作用下的彈塑性動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行分析,考察懸索橋的橋塔在強(qiáng)震作用下結(jié)構(gòu)中的屈服區(qū)分布情況,分析得出大跨懸索橋橋塔結(jié)構(gòu)在地震載荷作用下彈塑性動(dòng)力響應(yīng)的主要規(guī)律,并進(jìn)而判明橋塔結(jié)構(gòu)在地震載荷作

4、用下的薄弱部位。
　　 本文的研究結(jié)果表明：地震載荷作用下懸索橋各主要構(gòu)件中動(dòng)力響應(yīng)的峰值發(fā)生的時(shí)刻有先后差異,這是地震載荷導(dǎo)致的彈性應(yīng)力波在懸索橋結(jié)構(gòu)中傳遞的結(jié)果。地震在懸索橋結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的彈性應(yīng)力波由橋塔塔底沿橋塔向上傳遞,在下橫梁處,應(yīng)力波的一部分傳向主梁,另一部分傳向塔頂,在塔頂處,應(yīng)力波傳向主纜,并通過吊桿傳向主梁。應(yīng)力波在鋼筋混凝土橋塔中的傳播速度快于在主纜中的傳播速度。在地震載荷作用下,懸索橋橋塔的塔柱在塔底處和下橫

5、梁處最易進(jìn)入塑性,塑性區(qū)的發(fā)展也最快,是結(jié)構(gòu)在地震載荷作用下最薄弱的部位。隨著地震動(dòng)的逐漸增強(qiáng),橋塔的塔柱在下橫梁處、塔底處、下橫梁的梁端處、中橫梁處和中橫梁的梁端處先后進(jìn)入塑性,并且各個(gè)塑性區(qū)不斷發(fā)展。橋塔塔柱在下橫梁處和塔底處的塑性區(qū)發(fā)展最快,塑性應(yīng)變一直最大。
　　 本文研究得到的上述大跨橋梁在地震載荷作用下動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律,有助于我們認(rèn)識橋梁結(jié)構(gòu)在強(qiáng)載荷作用下的結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布規(guī)律,因此可作為進(jìn)一步研究強(qiáng)載荷作用下橋梁結(jié)構(gòu)薄弱部