铁路矮塔斜拉桥在墩塔梁不同联结形式下的地震反应分析

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1、兰州交通大学硕士学位论文铁路矮塔斜拉桥在墩塔梁不同联结形式下的地震反应分析姓名：祝培林申请学位级别：硕士专业：桥梁与隧道工程指导教师：陈兴冲20110608兰州交通大学硕士学位论文摘要矮塔斜拉桥是介于传统的梁式桥和斜拉桥的一种新型的桥型，由于矮塔斜拉桥的桥塔低于常规斜拉桥，故国内外学者将其称之为“矮塔斜拉桥”。矮塔斜拉桥兼有斜拉桥和梁式桥的优点，因此在国内外得到迅速发展。对这种桥型的地震反应研究也在世界范围内广泛的展开。国内外对矮塔斜拉桥的研究，主要有理论研究和施工设计方面的研究丝奇o．目前，对铁路矮塔斜拉桥的抗震研究相对较少，已修建的矮塔斜拉桥

2、位于高烈度区的亦不多。因此，此类桥型的抗震方法以及地震反应还需进一步的研究。尤其在行波效应、多点激励、竖向地震动及各种非线性因素影响下的地震反应更应做深入的研究。本文通过大型有限元分析软件MIDAS／CIVIL2006对京沪新建高速铁路津沪联络线矮塔斜拉桥建立了合理的数值分析模型，同时通过改变墩塔梁联结形式建立了墩梁分离和墩塔梁固结两种对比模型，并对三种模型进行了地震反应分析及比较，从而得出铁路矮塔斜拉桥的地震反应特点，为进一步研究铁路矮塔斜拉桥的的地震反应规律提供参考。本文首先对比了三种联结形式下不同结构体系的振型特点，对最长的一根斜拉索建立了

3、ANSYS数值模型，对其进行了预应力作用下的模态分析，并研究了索力变化对拉索本身基频及结构基频的影响；其次，对该座矮塔斜拉桥做了纵、横、竖三向地震作用下的反应谱分析及时程分析，对比了三种不同联结形式下的地震反应结果，研究了三向地震组合对三种联结形式体系的墩、塔、梁应力的影响。最后，对三种模型进行了基于武田恢复力模型的弹塑性地震反应分析，主要研究了主墩和主塔在三向罕遇地震作用下的弹塑性地震反应，得出了一些有意义的结论。关键词：矮塔斜拉桥；联结形式；弹塑性；地震反应分析论文类型：应用研究兰州交通大学硕士学位论文AbstractLow-pyloncab

4、le-stayedbridgeisanewbridgetypebetweenthetraditionalbeamtypebridgesandnormalcable—stayedbridges．Asthepylonofitislowerthanthenormalone，itwascalled‘'theLow-PylonCable—StayedBridge”byscholarsbothathomeandabroad．Ithastheadvantagesofbeamtypebridgesandcable·stayedbridgesbeth,anditw

5、asdevelopedrapidlyaroundtheworld．Therefore，theseismicresponseanalysisofthisnewtypewascarriedoutwidelyintheworld．Thestudyoflow-towercable—stayedbridgesmainlyconsistedoftheoreticalresearchandtheresearchduringdesignandconstructionprocess．Atpresent，thestudyofanti-seismicofrailway

6、low-pyloncable—stayedbridgeswererelativelyless，thebridgeswhichwerealreadybuiltwererarelylocatedinhighlyseismicregion．Forthisreason，theseismicmethodandseismicresponseofthiskindofbridgeneededfurtherresearchafterwards．Especially,theresponseundertheinfluenceconditionsoftravelling

7、waveeffect，multi-supportexcitation,verticalearthquakeandvariousnonlinearfactorsshouldbeinvestigatedmoredeeplyandwidely．Withthelarge-scalefiniteelementsoRwareMIDAS／CIVIL2006，thereasonablenumericalanalysismodeloflow-pyloncable—stayedbridgeonnewBeijingShanghaihighspeedwassetupin

8、thispaper．Bychangingtheformofthepylon-girder-pierconnection,theother