钢管混凝土拱桥抗震性能分析及被动减震控制研究-防灾减灾工程与防护工程专业论文.docxVIP

摘 摘 要 自90年代初，钢管混凝土拱桥作为一种应用新材料的新兴桥型，在我国得到 了广泛的应用．钢管混凝土拱桥在外形上造型美观，并且由于采用了钢管和高强 混凝土相结合的高强材料，使得桥梁自重大大减轻，强度提高，跨度越来越大， 但同时也带来了结构面外刚度偏弱的问题。因此，近年来，大跨度钢管混凝土拱 桥的动力特性和抗震性能方面的研究开始被重视． 本文在现有桥梁抗震研究基础上，首次引入“弱势环节断链减灾“的思想， 针对大跨度钢管混凝土拱桥地震响应及被动减震控制优化问题展开研究，主要研 究的问题如下： l、大跨度钢管混凝土拱桥的自振特性对比分析．基于通用软件ANSYs分别 考虑墩底固结和土一桩一结构相互作用，建立了云南海口大桥动力有限元模型， 以此为基础进行了两种模型的自振特性对比分析；并较系统地介绍了两种中承式 钢管混凝土系杆拱简化模型的构建方法，可为相关研究提供参考． 2、应用现有的抗震理论，先运用反应谱法对海口大桥基于空间有限元理论的 两种简化模型(即墩底固结和考虑桩—土相互作用的两种模型)，进行了对比分析， 并确定了控制截面。后选择墩底固结的简化模型进行了动态时程分析，通过纵向+ 竖向、横向+竖向、横向+纵向+竖向的三种地震输入组合，得到各关键截面的位移、 内力及应力时程结果，通过综合对比分析，并对反应谱法所得到的结果进行了校 核，验算了该桥的抗震安全性。 3、采用调谐质量阻尼器(1ND)对大跨度拱桥进行振动控制研究．本文首先 基于振型贡献率法确定了结构受控模态；其次，对三个方向进行了单模态ⅨD减 震控制，并通过随机振动优化理论，以结构均方响应最小为控制目标，获得了．IMD 系统的优化参数，其中包括最优频率比，最优阻尼比，最优安装位置(弱势环节 减震部位)以及有效质量块重量。并最终通过时程分析验证了n皿l运用于钢管混 凝土拱桥减震控制的有效性． 关键词：大跨度钢管混凝土拱桥，自振特性，反应谱法，时程分析法，彻，被 动减震控制，结构受控模态 ABSTRACT1k∞nc眦一丘lled毗d ABSTRACT 1k∞nc眦一丘lled毗d tubIll缸(CFSD a础b耐ge h懿b。姐uscd丽dely in C艋蚰 丘omn砖髓dy“也e1990’1．赶isa∞w髓yleofbli49emade ofa|d】Dd of∞w眦l：ial． The CFST aIch bddge l∞h very bc卸吐fId．M啪啊倾|e。n坤w110lc bIidgc bc咖c8 Hghler and thc jnt皿si哆h勰bccn inlp∞vcd than cV口befom．0m删i鳐，也e位m8v嘲c sli妇陆e鼹is not good舔。凼茁仃adi【i伽Ial bnd of bIidgc．n锄Ifo耽m蛳硒d m帆 a懒tion h髂becn paid to thc∞辩呲h曲0址也c奶mamical觚d callhqllal【c-把si墨雠 bc蛐ofCF趼豳h蚴． A即lyillg也c∞jgting a嘶·鼯i锄ic蚰ldi％of Mdge，in∞spcd to辩i鲫血 pc响忸咖∞of l∞g·印蛆CFST arch bIidge and lhc p雒siveⅧ啪ti∞co曲m，血c删Iin shldics缸e as lbllowI： 1、C∞血ast锄al徊5 of CFsT蛳h bIidge．1k lIaik叫B瑚gc is tali跳柚肌 ex锄plc，砌chisaCFsTardbbddgcmamainsp髓ofl50m．Bascd蛳thc耐1wm ANsYS，t啪】c眦s of spatial丘n沁el鼬眦models细the blidgc m∞spec咖cly cstdblished，inclllding that蛐。眦∞叫Ii删ng曲峙pilcs。pi茁ba解s a碡oonst】rained，柚d that with lhe in纽卿两on of the∞il孤d出c pile oonsidefed．Calcul址ion姐alysis坞sIll协 of mnllfal vibrati阻of thc tWo modds am comparativcly姐aly碱So lhc cs锄Iished method oftwo models ofhalf二血咖lgh CFST艄h bfidgc is p∞Vidcd． 2、A即lyingthec豇或ing锄n—sci眦血血∞秭0n也e ba∞oftWo虹nd of3-D丘n岫 c1锄眦mo‘lcl8，hy s％吐∞B a∞d|舡疵ncd by锄pa瑚旧Ve ana|y墨is．Thcn血c modd jn Which picr bases am oDn蛐[aj