论文部分内容阅读
矮塔斜拉桥由法国工程师Jacques Mathivat于1988年提出,命名为Extradose bridge。矮塔斜拉桥的特点为塔矮、梁刚、索集中,属于高次超静定结构,其力学行为取决于主梁、主塔、主墩以及拉索的刚度。本文以高墩独塔部分斜拉桥为研究对象,已有成果围绕部分斜拉桥的静力性能研究较为深入,但关于其动力特性和地震反应特性的研究取得的普适性成果相对较少,对高墩独塔部分斜拉桥的地震反应分析更少。本文在查阅相关文献的基础上,以晋济高速公路仙神河大桥为研究背景,基于有限元原理,采用大型通用有限元软件ANSYS建立计算模型并进行分析,开展了以下研究：(1)根据边界条件的不同,建立了仙神河大桥墩底固结(模型A)和考虑桩-土-结构相互作用(模型B)的两种有限元分析模型,模型B桩-土作用采用质量-弹簧体系进行模拟。对A和B两种模型分别进行了模态分析,模型A和模型B两者的前六阶模态相近,模型B基频小于模型A基频。主要是因为考虑桩-土-结构相互作用后使得墩底约束强度降低,结构整体延性增加。(2)应用反应谱法对仙神河大桥进行了抗震性能分析。对模型A、模型B进行了多遇地震下纵桥向、横桥向及纵横竖三向组合下的地震反应分析,对计算结果进行了比较,结果表明考虑桩-土作用与否对本结构抗震性能有一定影响。(3)对仙神河大桥进行了地震反应动力时程分析。根据《公路桥梁抗震设计细则》(JTGT B02-01-2008)的要求和地震波的三要素对迁安波、Northridge地震波、Lom Prieta地震波进行了调整,分别输入三组地震波对模型A和模型B进行动力时程分析,将模型A和模型B时程分析结果进行比较研究,进一步验证了桩土相互作用对本结构抗震性能的影响是不能忽略的；并将动力时程分析计算结果与反应谱结果进行比较研究。结果显示反应谱结果均大于时程分析结果,这主要是因为反应谱是基于弹性状态的假设,而且只考虑了场地条件的影响,其他因素未予考虑,动力时程分析则考虑了结构弹塑性特性。(4)以仙神河大桥为工程背景,研究了在地震作用下,使用粘滞阻尼器时的地震反应,并对是否使用粘滞阻尼器时的地震反应结果进行了比较研究。结果表明使用粘滞阻尼器可以有效地减少结构的地震响应。(5)最后对本文的研究工作进行了总结,给出所得的主要结论,并指出了还需进一步研究和解决的问题。