曲線梁橋的固有振動(dòng)特性及地震反應(yīng)分析.pdf

1、立交橋?yàn)樯€工程的重要組成部分，在發(fā)生地震時(shí)，若立交橋發(fā)生嚴(yán)重破壞，不僅會(huì)在經(jīng)濟(jì)上造成巨大的損失，而且還會(huì)因交通中斷，影響抗震救災(zāi)工作的順利進(jìn)行，導(dǎo)致嚴(yán)重的社會(huì)后果。本文以小曲率半徑的曲線梁橋?yàn)閷?duì)象，研究了曲線梁的平面外固有振動(dòng)特性分析方法，提出雙脊骨空間模型分析曲線梁橋的地震反應(yīng)行為。具體研究內(nèi)容如下： （1）根據(jù)曲線梁平面外固有振動(dòng)時(shí)的變形幾何關(guān)系、力和位移關(guān)系，運(yùn)用達(dá)朗貝爾原理，推導(dǎo)了曲線鐵木辛柯梁平面外固有振動(dòng)平衡方程

2、，并退化得到了曲線歐拉梁平面外固有振動(dòng)平衡方程。然后，將改進(jìn)的數(shù)值微分法推廣應(yīng)用于求解曲線梁的固有振動(dòng)問題，給出了在兩端簡支和兩端固定邊界條件下應(yīng)用該方法的過程。運(yùn)用改進(jìn)的數(shù)值微分法分別計(jì)算了圓形和方形截面在不同寬跨比、不同圓心角下的頻率參數(shù)，并與前人的精確解進(jìn)行比較。最后，分別根據(jù)鐵木辛柯梁理論和歐拉梁理論計(jì)算了曲線梁在兩端簡支和兩端固定邊界下，不同寬跨比下的自振頻率。 （2）提出了一種雙脊骨空間有限元模型，模擬和分析立交橋曲

3、線箱梁的固有振動(dòng)特性和動(dòng)力反應(yīng)。分別用分段空間直梁模型、殼元模型和實(shí)體元模型分析同一曲線箱梁的振動(dòng)特性，并將計(jì)算結(jié)果與雙脊骨模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，以驗(yàn)證雙脊骨模型的可靠性。研究了在相同曲率下不同跨度的曲線箱梁的固有振動(dòng)特性，以及曲線梁的扭轉(zhuǎn)振型對(duì)曲線梁動(dòng)力反應(yīng)的貢獻(xiàn)。分析了雙脊骨模型的脊骨間距、橫向連接間距等參數(shù)對(duì)模型計(jì)算結(jié)果的影響。 （3）推導(dǎo)了平動(dòng)地震動(dòng)作用下曲線梁橋的運(yùn)動(dòng)方程，說明結(jié)構(gòu)分別在橫向或豎向地震動(dòng)作用下，都會(huì)發(fā)

4、生繞橫截面法線的扭轉(zhuǎn)。以南京火車站站前廣場高架橋工程為工程背景，基于時(shí)程分析方法，分別運(yùn)用雙脊骨模型與殼元模型分析了結(jié)構(gòu)的自振頻率及位移與內(nèi)力時(shí)程反應(yīng)，比較兩種模型的計(jì)算結(jié)果，驗(yàn)證雙脊骨模型的可靠性。然后，運(yùn)用雙脊骨模型研究了曲線梁橋在四種地震動(dòng)工況下的地震反應(yīng)特性。 （4）探討了反應(yīng)譜法在曲線梁橋地震反應(yīng)分析中應(yīng)用時(shí)的特殊問題。計(jì)算了曲線梁橋的振型質(zhì)量和振型貢獻(xiàn)率，探討了曲線梁橋抗震分析中需要考慮及重視哪些振型。同時(shí)，就如何考