曲線梁橋的固有振動特性及地震反應分析.pdf

1、立交橋為生命線工程的重要組成部分，在發(fā)生地震時，若立交橋發(fā)生嚴重破壞，不僅會在經(jīng)濟上造成巨大的損失，而且還會因交通中斷，影響抗震救災工作的順利進行，導致嚴重的社會后果。本文以小曲率半徑的曲線梁橋為對象，研究了曲線梁的平面外固有振動特性分析方法，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時的變形幾何關系、力和位移關系，運用達朗貝爾原理，推導了曲線鐵木辛柯梁平面外固有振動平衡方程

2、，并退化得到了曲線歐拉梁平面外固有振動平衡方程。然后，將改進的數(shù)值微分法推廣應用于求解曲線梁的固有振動問題，給出了在兩端簡支和兩端固定邊界條件下應用該方法的過程。運用改進的數(shù)值微分法分別計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行比較。最后，分別根據(jù)鐵木辛柯梁理論和歐拉梁理論計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、線箱梁的固有振動特性和動力反應。分別用分段空間直梁模型、殼元模型和實體元模型分析同一曲線箱梁的振動特性，并將計算結(jié)果與雙脊骨模型的計算結(jié)果進行比較，以驗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特性，以及曲線梁的扭轉(zhuǎn)振型對曲線梁動力反應的貢獻。分析了雙脊骨模型的脊骨間距、橫向連接間距等參數(shù)對模型計算結(jié)果的影響。 （3）推導了平動地震動作用下曲線梁橋的運動方程，說明結(jié)構(gòu)分別在橫向或豎向地震動作用下，都會發(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，基于時程分析方法，分別運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)力時程反應，比較兩種模型的計算結(jié)果，驗證雙脊骨模型的可靠性。然后，運用雙脊骨模型研究了曲線梁橋在四種地震動工況下的地震反應特性。 （4）探討了反應譜法在曲線梁橋地震反應分析中應用時的特殊問題。計算了曲線梁橋的振型質(zhì)量和振型貢獻率，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，就如何考