独塔自锚式悬索桥动力特性分析和减隔震措施的研究

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1、StudyonSeismicMitigationandIsolationMeasuresandDynamicAnalysisofSelf-anchoredSuspensionBridgewithSingle-towerADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：TengWengangSupervisor：Prof.HuZhaotongChang’anUniversity,Xi’an,Chinai摘要论文以某独塔自锚式悬索桥为工程背景，运用大型有限元计算软件Midas/civil建立空间有限元模型，探讨独塔自

2、锚式悬索桥的动力特性、抗震性能以及减隔震等方面的研究，主要研究内容和成果如下：（1）采用多重瑞利利兹法分别计算考虑桩-土-结构相互作用（桩身土弹簧模型）与不考虑桩-土-结构相互作用（嵌固模型）结构的自振周期与振型。分析表明，考虑桩-土-结构相互作用后，整个体系的自振频率减小，自振周期相应增大，即整个体系的柔性增大。考虑桩-土-结构相互作用后结构基频缩短25%，即桩-土-结构相互作用对该独塔自锚式悬索桥刚度影响比较大，在动力计算中应考虑桩-土-结构相互作用。（2）在一致激励输入下采用非线性时程分析法进行桩身土弹簧模型与嵌固模型地震响应分析，分析其抗震性能。分析表明，地

3、震作用下漂浮体系自锚式悬索桥梁端和塔顶纵向地震响应偏大，应考虑采取减隔震措施进行抗震设计；嵌固模型塔底顺桥向剪力地震响应比桩身土弹簧模型大6.6%，梁端及塔顶纵向位移地震响应小29.4%，即对于嵌固模型计算结构的刚度偏大，计算结果偏保守，对位移估计不足，建议在桥梁地震动力分析中考虑桩-土-结构相互作用。（3）采用非线性时程分析方法对分离式减隔震装置粘滞阻尼器的数量、安装位置及主要设计参数进行了探讨，并对主要设计参数阻尼系数C和速度指数ξ进行优选。结果表明，在纵桥向地震作用下，粘滞阻尼器对梁端位移减小77%，塔顶位移减小78%。（4）采用非线性时程分析方法对整体式减隔

4、震装置铅芯橡胶支座的数量、安装位置进行了分析。结果表明，在纵桥向地震作用下，铅芯橡胶支座对梁端位移减小77%，塔顶位移减小72%。（5）虽然粘滞阻尼器和铅芯橡胶支座增大了辅助墩及交界墩底弯矩地震响应，但是均小于墩底截面等效屈服弯矩。对于本文的研究对象漂浮体系独塔自锚式悬索桥，地震作用下起控制作用的是位移地震响应，因此粘滞阻尼器和铅芯橡胶支座减隔震措施均可用于该独塔自锚式悬索桥减隔震设计。关键词：独塔自锚式悬索桥、动力特性、桩-土-结构相互作用、粘滞阻尼器、铅芯橡胶支座iAbstractTakingacertainself-anchoredsuspensionbrid

5、gewithsingle-towerasengineeringbackground,usinglarge–scaleFEMsoftwareMidas/civiltobuildthespacefiniteelementmodel,exploringdynamiccharacteristics,seismicperformance,seismicmitigationandisolationresearchofself-anchoredsuspensionbridgewithsingle-tower,themainresearchcontentsandresultsare

6、asfollows：（1）BasedonthemethodofmultipleRitz,structurenaturalvibrationperiodandvibrationmodelarecalculatedrespectivelywithconsiderationofpile-soil-structureinteraction(pile-soilspringmodel)andirrespectiveofpile-soil-structureinteraction(fixedmodel).Analysisshowsthatconsideringthepile-so

7、ilinteraction-structure,thefrequenciesofthewholesystemreduced,naturalvibrationperiodincreasesaccordingly,thatistheflexibilityofwholesystemincreases.Afterconsiderationofpile-soil-structureinteraction,afrequencyofstructureisdecreasedby25%,namelypilesoil-structureinteractionhasinfluence