考虑施工过程的大跨度斜拉桥抗震分析研究

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随着经济的发展,斜拉桥由于其造型优美,力学性能良好,且可跨越较大山谷和河流,使得大跨度这一桥梁形式被广泛应用于公路和铁路工程中。地震是由于地壳运动产生的一种自然现象,由于其对自然环境和人造结构的巨大损害,是大跨度斜拉桥结构设计中需要考虑的一项重要荷载因素。在以往的大跨度斜拉桥抗震分析研究中仅以设计的成桥状态为依据,往往不考虑施工过程对抗震分析的影响。而斜拉桥一般采用分段施工,这将导致桥梁建成后的内力和线形与设计值不一致,因此有必要在大跨度斜拉桥抗震分析中引入施工过程的影响。本文以一座单塔斜拉桥为例,分析了是否考虑施工过程对桥梁结构关键构件抗震分析结果的影响。本文主要的工作内容如下:1.通过施工过程仿真分析,研究了施工过程对成桥内力和线形的影响,为考虑施工过程的大跨度桥梁抗震分析做好准备。2.利用施工过程仿真分析的成桥状态作为输入条件,采用振型分解反应谱法为计算手段,分别对大跨度斜拉桥在小震和大震情况下进行了抗震分析。研究了施工过程对抗震分析结果的影响。本文的主要结论为:1.是否考虑施工过程对结构的成桥线性和内力有一定的影响,其中存在考虑施工过程时部分构件的内力和位移结果偏大,即传统设计方法存在一定安全隐患。2.施工过程主要影响的是成桥后结构的线形和内力。其中线形将影响到斜拉桥结构的抗震分析的结构形态,进一步影响到结构的质量分布和刚度分布;内力将作为初始内力直接影响斜拉桥的初始几何刚度矩阵。这对于大跨度斜拉桥这种柔性结构来说有较大的影响。3.大跨度斜拉桥的数值算例表示,考虑施工过程的关键断面内力抗震分析结果与一次加载施工的结果有差异,最大偏差在5%左右,存在偏于不安全情况,因此有必要在结构抗震分析中考虑施工过程的影响。
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