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多点非一致激励下多跨连续梁桥的地震响应研究

作　者: 武井祥
导　师: 王修琼
学　校: 中南大学
专　业: 固体力学
关键词: 多跨连续梁桥地震响应分析随机模拟数值积分时程分析法一致激励非一致激励反应谱法
分类号: P315.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

地震是一种自然灾害,严重威胁着人类的生命财产安全。我国是地震多发区,强震频繁出现,而大跨度桥梁是生命线工程,对抗震救灾起着至关重要的作用,因此,对大跨度桥梁结构进行抗震设防显得尤为重要。我国规范采用反应谱法进行抗震设防,该方法没有考虑多点非一致激励的问题。而对于多跨连续梁桥,由于跨度大,导致在各个墩底的地震动的输入存在明显的差异,因此,多跨连续梁的抗震设计计算,应该考虑多点非一致激励的影响。本文针对反应谱法及一致激励时程分析法的不足,首先,研究了随机模拟方法,编制了模拟随机地震波时程的程序,模拟出了一致激励时的单个地震地面加速度时程和非一致激励时空间相关的地震地面加速度时程,为用时程分析法研究大跨度桥梁的地震响应作了必要准备；其次,总结归纳了目前常用的数值积分方法,指出了各种方法的优点和不足之处；最后,利用模拟的地面加速度时程曲线及数值积分法——Newmark-β法,计算了大跨度桥梁在一致激励和非一致激励下的地震响应时程,并和反应谱法的计算结果进行了对比,发现一致激励时程分析法与反应谱法的计算结果比较吻合,而非一致激励下的地震响应有时与反应谱法和一致激励的结果差别较大,从而,为大跨度连续梁桥的抗震设计,适当考虑非一致激励的影响提供了可供参考的结论。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-14
  1.1 引言  8-11
  1.2 影响大跨度连续梁桥地震响应的因素  11-13
    1.2.1 桥梁结构非线性的问题  11-12
    1.2.2 多点输入的问题  12-13
  1.3 本文的主要内容和工作  13-14
第二章桥梁地震响应分析方法  14-27
  2.1 静力法  14
  2.2 随机振动法  14
  2.3 反应谱方法  14-18
    2.3.1 反应谱方法概述  14-15
    2.3.2 反应谱定义  15-16
    2.3.3 反应谱组合方法  16-17
    2.3.4 多维地震动输入的组合方法  17
    2.3.5 大跨度桥梁反应谱方法的特殊性  17-18
  2.4 时程分析法  18-26
    2.4.1 地震动方程推导  18-20
    2.4.2 阻尼矩阵和质量矩阵的处理  20-24
    2.4.3 多点激励在有限元软件中的实现  24-26
  2.5 本章小结  26-27
第三章随机模拟  27-37
  3.1 引言  27
  3.2 一致激励下地震动随机模拟方法  27-29
    3.2.1 恒振幅谐波叠加法  27-28
    3.2.2 加权振幅谐波叠加法  28
    3.2.3 改进的加权振幅谐波叠加法  28-29
  3.3 多点非一致激励下地震动随机模拟方法  29-31
    3.3.1 频率均匀分布的多变量谐波叠加法  29-30
    3.3.2 频率非均匀分布的多变量谐波叠加法  30-31
  3.4 随机地震动场地模拟的几个重要函数(模型)  31-32
    3.4.1 功率谱密度函数模型  31
    3.4.2 相干函数模型  31-32
    3.4.3 包络函数  32
  3.5 本文模拟的地震加速度时程曲线样本  32-36
    3.5.1 本文模拟的一致激励下地震加速度时程曲线样本  33
    3.5.2 本文模拟的多点非一致激励下地震加速度时程曲线样本  33-36
  3.6 本章小结  36-37
第四章数值积分方法及其应用  37-45
  4.1 现有数值积分方法简介  37-44
    4.1.1 Wilson-θ法  37-39
    4.1.2 Newmark-β法  39-41
    4.1.3 位移递推法  41-44
  4.2 数值积分方法优劣的评价  44
  4.3 本章小结  44-45
第五章多点激励下多跨连续梁桥地震响应分析  45-75
  5.1 工程概况  45
  5.2 计算模型  45-47
  5.3 自振特性分析  47-49
  5.4 反应谱法计算成果  49-51
  5.5 EL-CENTRO波一致激励下时程分析计算成果  51-56
  5.6 模拟人工波一致激励时程分析计算成果  56-61
  5.7 多点非一致激励时程分析计算结果  61-65
  5.8 多点非一致激励、一致激励和反应谱法计算结果对比分析  65-73
  5.9 本章小结  73-75
第六章结论与展望  75-78
  6.1 结论  75-76
  6.2 展望  76-78
参考文献  78-83
致谢  83-84
攻读学位期间主要的研究成果及参加的科研项目  84

多点非一致激励下多跨连续梁桥的地震响应研究

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