曲线波形钢腹板组合箱梁自振特性及地震响应分析

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1、分类号：U44810710-2015228006专业硕士学位论文曲线波形钢腹板组合箱梁自振特性及地震响应分析杨贵飞导师姓名职称乔朋讲师专业学位类别申请学位类别工程硕士建筑与土木工程及领域名称论文提交日期2018年4月20日论文答辩日期2018年6月6日学位授予单位长安大学TheFreeVibrationCharacteristicsandSeismicResponseAnalysisofCurvedBoxGirderwithCorrugatedSteelWebsAThesisSubmittedfortheDegr

2、eeofMasterCandidate：YangGuifeiSupervisor：QiaoPengChang’anUniversity,Xi’an,China摘要随着城市发展的需要，交通线路中曲线桥应用越来越广泛，波形钢腹板组合箱梁作为一种新型、高效的组合梁桥，被逐渐应用到曲线桥中。曲线波形钢腹板组合箱梁与曲线混凝土箱梁力学特性上有很大不同，在地震作用下动力响应更为复杂。从历次大地震来看，桥梁作为交通线路上的关键节点，无论是灾区救援，还是灾后重建都起着非常关键的作用。目前，国内外对曲线波形钢腹板组合箱梁动力特性的

3、研究较少，本文将对此桥型的自振特性及地震作用下动力响应进行研究，主要内容有如下几方面：（1）通过分析目前已有的曲线混凝土梁和直线波形钢腹板组合梁自振频率公式，根据曲线波形钢腹板简支箱梁自身的特点，运用能量变分法和哈密尔顿原理推导出其自振频率公式。（2）以荷载试验实测值来校准有限元模型，在此基础上改变曲率半径、宽跨比、隔板数量等参数，分析这些参数对此桥型自振特性的影响。并对比此桥型与普通混凝土箱梁的自振特性，分析了二者之间的差异。（3）采用反应谱法和动力时程法对此桥型进行地震作用下的动力响应分析，分析曲率半径对其动

4、力响应的影响，并通过改变地震动输入方向，确定此桥型最不利地震动输入方向。本文推导出了曲线波形钢腹板组合简支箱梁竖向弯曲自振频率公式，随着箱梁曲率半径的增大，波形钢腹板组合箱梁竖向弯曲自振基频逐渐增大，但是增大速度会逐渐变慢。通过对曲线波形钢腹板组合箱梁有限元模型的分析，发现：在一定范围内增加隔板数量可以有效增大梁体扭转刚度；曲线波形钢腹板组合箱梁比等效混凝土箱梁各阶自振频率都小，尤其是当出现扭转振型时，二者对应的自振频率相差较大；在顺桥向、横桥向双向地震作用下，随着曲率半径的增大，中跨跨中、固定墩墩顶切向位移逐渐

5、增大，径向位移逐渐减小，而且曲率半径越小变化越明显；抗震分析时，反应谱法应与时程法应对比校核，确保曲线波形钢腹板梁桥的安全。关键词：曲线，波形钢腹板，自振特性，曲率半径，地震方向，动力响应本论文研究得到了长安大学中央高校基本科研业务项目（编号：300102288110）的资助。IAbstractWiththedevelopmentofthecity,thecurvedbridgesareusedintrafficlinesincreasingly.Thecompositeboxgirderwithcorrugat

6、edsteelwebregardasanovelandefficientcompositegirder,whicharegraduallyappliedincurvedbridge.Themechanicalpropertiesofcompositeboxgirderwithcorrugatedsteelwebsandordinaryconcreteboxgirderarequitedifferent.What’smore,duringthesituationofearthquake,thedynamicresp

7、onseofcurvedbridgeismorecomplexthanthestraightbridge.Accordingtopreviousearthquakes,bridgesasakeynodehaveapowerfulinfluenceintherescueduringadisasterandthepost-disasterreconstruction.Therearefewstudiesonthedynamiccharacteristicsofcurvedcompositeboxgirderwithc

8、orrugatedsteelweb.Sothenaturalvibrationcharacteristicsandthedynamicresponseunderearthquakeaboutcompositeboxgirderwithcorrugatedsteelwebsarestudiedinthispaper.Themaincontentsareasfollows:(