刘春城[1]2003年在《混凝土自锚式悬索桥叁维地震反应研究》文中研究指明混凝土自锚式悬索桥作为一种特殊的桥梁结构形式，它保留了地锚式悬索桥优美的线型和错落有致的外观，因此越来越受到工程界的青睐，成为城市市区中小跨径桥梁极具竞争力的方案。由于其结构受力复杂，从已有的文献来看，对于自锚式悬索桥特别是混凝土自锚式悬索桥的动力性能研究颇为少见，本文在总结国内外文献的基础上，对混凝土自锚式悬索桥的动力特性和地震反应进行了全面系统的研究，主要工作如下： (1) 基于大位移非线性弹性理论的广义变分原理，考虑了加劲梁的压弯耦合、剪切应变能和扭转应变能的影响，建立了叁跨自锚式悬索桥空间耦合自由振动的大位移不完全广义势能泛函，通过约束变分推导出自锚式悬索桥的竖向挠曲振动、横向挠曲振动和纵向振动的基础微分方程，忽略非线性项的影响，进而得到线性振动微分方程。文中以一座主跨240m混凝土自锚式悬索桥为例，求出了竖向振动方程自振频率的解析解，并与数值解作了比较，吻合较好，这一理论和方法为自锚式悬索桥的固有振动特性分析提供可靠的理论依据。 (2) 混凝土自锚式悬索桥的动力特性主要包括体系的自振频率和主振型，它是自锚式悬索桥动力分析的基础和前提。通过建立空间有限元模型，以兰旗松花江大桥(主跨240米的混凝土自锚式悬索桥)为工程实例，给出了前20阶频率和相应的振型，同时分别计算了恒载、加劲梁刚度、塔架刚度、矢跨比等结构参数变化对混凝土自锚式悬索桥动力特性的影响，并与相同跨径和结构参数的一座地锚式悬索桥相比，对其影响规律作了详细的讨论。 (3) 根据兰旗松花江大桥的地震效应初步评价报告，按照叁水准抗震设防目标的要求，在两种概率水准(P1、P2)的地震作用下，用反应谱方法计算了兰旗松花江大桥的地震反应，考虑了两种地震组合，即纵桥向+竖向输入和横桥向+竖向输入。根据《公路桥梁抗震设计规范》，竖向输入反应谱值取水平反应谱值的2／3。为了保证计算精度，在计算中采用了CQC(Complete Quadratic Combination)方法，本文的结论可用于指导该类桥梁的初步设计。 (4) 采用4组人工生成的地震波，考虑多点激励、行波效应以及结构的几何非线性因素的影响，对混凝土自锚式悬索桥在竖向、纵向和横向地震波输入下，进行了地震响应研究，分析比较了多点线性一致激励、多点非线性一致激励以及多点行波效应输入情况下主梁、主塔、边墩等控制截面的内力和位移响应时程，并对其影响规律进行了详细地讨论。由于时域分析采用精细积分格式，使计算结果更加精确。 (5) 基于大位移不完全广义势能变分原理，考虑压、弯耦合效应影响，建立了混凝土自锚式悬索桥的竖向非线性地震动方程，忽略非线性项，得到线性竖向地震动微分方程。同时基于概率水准P1，由规范反应谱生成当量功率谱曲线，考虑多点激励和地震动空间效应的影响，对混凝土自锚式悬索桥在竖向、纵向和横向地震波输入下，进行了地震反应分析，比较了多点一致激励和多点非一致激励情况下结构的内力和位移响应结果。将虚拟激励法引入到混凝土自锚式悬索桥的随机地震反应分析中，由于虚拟激励摘要法自动计及了参振振型的互相关项和激励之间的互相关项，是快速精确的cQC算法。文中以两座混凝土自锚式悬索桥为例，计算了主梁、主塔等控制截面的期望峰值响应，讨论了地震动空间效应和阻尼比的变化对其地震反应影响规律。最后，对叁种抗震分析方法进行了综合比较。 (6)基于一般有限元理论，考虑连续质量惯性力的影响，引入局部动位移修正项，推导了在任意荷载激励下梁单元的局部效应修正公式，并以一悬臂梁为例，在任意荷载激励下，进行了动力响应分析。最后对一斜拉桥和混凝土自锚式悬索桥结构进行了局部效应修正计算，结果表明:考虑局部效应时，梁、塔和墩单元内力与一般有限元方法存在较大误差，特别是梁、塔单元的内力修正值尤为显着，最大值高达12.5%。而对于索单元的动内力计算几乎没有影响，这与实际情况相符。在进行大型复杂结构的动力响应分析时，通过考虑局部效应，可以获得较为精确的结果。
张连振[2]2010年在《大跨径混凝土自锚式悬索桥地震反应分析》文中研究说明采用Sap2000大型结构分析程序,对朝阳市黄河路大桥主桥180m跨度的混凝土自锚式悬索桥进行了动力特性和地震反应分析。在计算中考虑各种几何非线性的影响,得到了该类桥梁动力特性的一般分布规律。将采用人工地震波生成技术得到的拟合规范设计加速度反应谱的人工地震波作为地震动输入,对该桥进行了非线性时程分析,得到了该类桥梁地震反应的一般规律和抗震设计要点。论文所取得的研究成果可为同类桥梁的地震反应分析和抗震设计提供参考。
常汝鸿[3]2008年在《混凝土自锚式悬索桥地震反应分析》文中指出混凝土自锚式悬索桥作为一种特殊的桥梁结构形式,它保留了地锚式悬索桥优美的线型和错落有致的外观,因此越来越受到工程界的青睐,成为城市市区中小跨径桥梁极具竞争力的方案。由于其结构受力复杂,从已有的文献来看,对于自锚式悬索桥特别是混凝土自锚式悬索桥的动力性能研究颇为少见,因此对这方面的研究具有十分重要的意义。本文在总结国内外文献的基础上,对混凝土自锚式悬索桥的动力特性和地震反应进行了系统的研究,主要工作如下:(1)考虑几何非线性和预加吊杆张力的影响,分析了混凝土自锚式悬索桥在静力荷载下的内力及变形。对这种类型的桥梁建立了有限元模型,进行了数值计算,并将计算的结果与现场实测结果进行了对比,证明了本文建模方法的正确性,为之后的动力分析提供依据。(2)基于大位移非线性弹性理论的广义变分原理,考虑了加劲梁的压弯耦合、剪切应变能和扭转应变能的影响,建立了叁跨自锚式悬索桥空间耦合自由振动的大位移不完全广义势能泛函,通过约束变分推导出自锚式悬索桥振动的基础微分方程,忽略非线性项的影响,进而得到线性振动微分方程。求出了文中模型的解析解,并与数值解进行了比较,吻合较好。这一方程对自锚式悬索桥的固有动力特性分析提供了理论依据。(3)混凝土自锚式悬索桥的动力特性主要包括体系的自振频率和主振型,它是自锚式悬索桥动力分析的基础和前提。通过建立空间有限元模型,给出了绍兴市解放叁桥前30阶频率和相应的振型,同时分别计算了加劲梁刚度、塔架刚度、主缆截面、吊杆截面等结构参数变化对混凝土自锚式悬索桥动力特性的影响。对优化自锚式悬索桥的抗震性能提供了参考依据。(4)采用了反应谱法和时程积分法对结构进行地震反映分析,对该类桥型的初步设计有一定的指导意义。(5)考虑行波效应,在更符合实际震动情况的条件下求解自锚式悬索桥的地震响应。分析了不同波速条件下结构的地震响应,给出波速对于该类桥型的影响。对桥梁抗震工程的设计和施工有重要的参考价值。
参考文献：
[1]. 混凝土自锚式悬索桥叁维地震反应研究[D]. 刘春城. 大连理工大学. 2003
[2]. 大跨径混凝土自锚式悬索桥地震反应分析[C]. 张连振. 第十九届全国桥梁学术会议论文集（下册）. 2010
[3]. 混凝土自锚式悬索桥地震反应分析[D]. 常汝鸿. 天津城市建设学院. 2008