论文部分内容阅读
地震作为一种严重危害人类的自然灾害,其所具有突发性和毁灭性威胁着人们的生命安全,同时对桥梁结构也产生巨大的破坏性。所以研究桥梁结构在地震中的反应历程及破坏模式,提高桥梁结构自身的抗震能力就成为我国公路工程交通建设中面临的重大课题。本文以刘家峡大桥为研究对像,对悬索桥的抗震进行模拟仿真计算。悬索桥作为一种新兴的桥梁形式,以跨越能力强、经济、美观等的特点倍受各国桥梁界工程师的青眯。该桥型可以充分利用材料的强度,并具有用料省、自重轻的优点,但是由此决定了悬索桥的刚度会随着宽跨比减小而不断减小,在荷载作用下会产生较大的挠度和扭曲变形。为了防止桥梁在地震中发生破坏,需对桥梁进行抗震计算,并采取相应的措施增强结构的抗震性能。刘家峡大桥主跨536m,桥宽15.6m,宽跨比不到1/34,结构整体刚度小,在地震作用下容易产生过度的变形。本文就是以增加该桥的抗震能力为目的,展开研究,通过对该桥施加抗风缆来作抗震性能的对比研究。本文的主要工作内容如下:首先回顾了悬索桥的发展历程,讲述了悬索桥在国内外的发展现况和运用前景,并介绍了悬索桥的结构特点和组成部分。详细阐述了抗震设计的计算理论,重点对反应谱分析法和时程分析法进行说明,并作必要的公式推导。其次利用大型三维有限元软件midas对刘家峡大桥进行模拟计算,对其进行动力特性分析,得到结构的白振频率和基本振型,并对前十阶振型做对比分析,以此为基础对该桥进行反应谱分析和桥梁非一致横向地震激励时程分析,对比他们的位移和内力结果,了解它们的分布情况,得到最不利的地震响应作为抗震计算的结果。最后为了增加刘家峡大桥的抗震稳定性,根据现场实际情况和设计要求设计最优形式的抗风缆。增设抗风缆后再次对刘家峡大桥进行特征值分析,提取其前十阶振型,并与未加抗风缆之前的振型特性作对比。而后对其作与之前相同的反应谱分析和动态时程分析,得到此时最不利地震响应。并以此结果与不加抗风缆时的结果进行对比分析。本文通过对刘家峡大桥施加抗风缆前后进行特征值分析、反应谱分析和时程分析,对比分析结果得出抗风缆作为一种抗风措施,不仅能提高结构的抗风稳定性,也能增强结构的抗震性能,它可以显著提高桥梁结构的固有频率,增加结构的刚度,在地震作用中起很大的抗震效果。