高烈度地震区连续梁桥减隔震设计初步分析研究.doc
《高烈度地震区连续梁桥减隔震设计初步分析研究.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高烈度地震区连续梁桥减隔震设计初步分析研究.doc(84页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、分类号 U443 单位代码 10618密 级 学 号 106260116硕 士 学 位 论 文论文题目: 高烈度地震区连续梁桥减隔震设计初步分析研究A Preliminary Analysis Research of Seismic Isolation Design for Continuous Girder Bridge in Severe Earthquake Region 研究生姓名: 巩 雯导师姓名、职称: 张 力 研究员 唐光武 研究员申请学位门类: 工 学 专 业 名 称: 桥梁与隧道工程论文答辩日期: 2009 年 04 月 13 日学位授予单位: 重 庆 交 通 大 学答辩委员
2、会主席: 张 川 评阅人: 黄福伟郑万山2009年 4 月 重庆交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名: 日期: 年 月 日 重庆交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权重庆交通大学可
3、以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本人学位论文收录到中国学位论文全文数据库,并进行信息服务(包括但不限于汇编、复制、发行、信息网络传播等),同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。 学位论文作者签名: 指导教师签名:日期: 年 月 日 日期: 年 月 日本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊(光盘版)电子杂志社CNKI系列数据库中全文发布,并按中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程规定享受相关权益。学位论文作者签名: 指导教师签名:日期: 年 月 日 日期: 年 月 日摘 要采用减隔震技术可以
4、显著地改善结构的抗震性能。国外已经有多座桥梁采用了减隔震技术,其中一些采用减隔震技术的桥梁在地震中表示出了良好的抗震性能;而国内在这方面的应用还较少,对于桥梁减隔震设计技术的研究也不系统。为了使桥梁减隔震技术早日在我国得到广泛应用,促进和提高我国的桥梁抗震技术水平,对减隔震技术进行研究是很有必要的。鉴于连续梁桥的结构受力特点,如连续梁桥的一联往往只设立1个固定支座,在地震力作用下处于不利的状态,因此对连续梁桥的减隔震技术进行专门研究尤为必要。本文系统地研究了如双曲面支座、普通球型支座、粘滞阻尼器、铅芯橡胶支座等减隔震装置。遵循规范公路桥梁设计细则,对在高烈度地震作用下的厦漳大桥北引桥连续梁桥进
5、行了减隔震设计。主要开展了以下几个方面的研究工作:1)分析了桥梁结构震害的特点与起因,简述了桥梁结构抗震设计方法及介绍了若干减隔震装置。概括了桥梁减隔震技术的研究意义。2)介绍了减隔震桥梁的分析、建模方法和减隔震桥梁的概念设计,简述了减隔震桥梁的细部构造设计。3)借助于有限元软件SAP2000,建立厦漳大桥北引桥完整三维有限元模型,分析模式的模拟着重于结构的刚度、质量和边界条件的模拟,使其尽量与实际结构相符。4)根据厦漳大桥北引桥的特点,经过多方案比较,确定了北引桥减隔震装置的布置方案。分析结果表明,减隔震装置的应用,可以使桥梁的减隔震效果达到50%以上。5)对粘滞阻尼器和铅芯橡胶支座的主要设
6、计参数进行了探讨,分析了主要设计参数对结构地震响应和减震效果的影响,为北引桥的减隔震设计提供了参考依据。关键词:高烈度地震区;连续梁桥;普通球型支座;双曲面球型支座;粘滞阻尼器;铅芯橡胶支座;减隔震装置参数分析ABSTRACTThe seismic performance of structures can be improved significantly via seismic isolation. To date, there are several hundred bridges that have been applied to the technologies of seismic
7、 isolation in New Zealand, Japan, Italy, the United States and other countries, some of which have survived in real earthquakes successfully. In contrast to that, such bridges cant be found in China and research on theory of seismic isolation for bridges are also scarce. In order to popularize the a
8、pplications of seismic isolation in bridges and expedite our seismic design level, it is necessary to carry out considerable research on technology of seismic isolation. In view of the stress characteristics of continuous girder bridge which is just setting one fixed support causing the continuous g
9、irder bridge in adverse state under earthquake action, so it is in particular necessary that make a special study on the technology of seismic isolation of the continuous girder bridge.Systems analysis several earthquake-reduction and seismic-isolaton devices, such as Spherical bearings; Friction Pe
10、ndulum System; Viscous damper; Lead-rubber bearings. According to the Guidelines for Seismic Design of Highway Bridge, combing with north- continuous girder bridge approach of Xia-zhang long-span bridge, which is studied seismic isolation under severe earthquake, this paper has studied some relative
11、 research work as follwings.First, The characteristic and origin of the harmness of bridge structure is analyzed. A brief summarizing of some earthquake-reduction and seismic-isolaton devices and the seismic design mothed. Depict the signifinance studying of the technique of seismic isolation .Secon
12、d, introduced the mothed of analysis and modeling of the bridge with earthquake-reduction and seismic-isolaton devices. The conception design of the shock absorption bridge is depicted. A brief summarizing of detail conformation design of the shock absorption bridge are introduced.Thrid, by the comp
13、uter program SAP2000, three-dimensional finite element modelofthenorth-bridgeapproachofXia-zhanglong-spanbridgeissimulated.Simulated model is mostly emphasized on in the model ,which should be the stiffness,mass and boundary condition of the bridge in the fact.Fourth, according to the characteristic
14、s of north approach of Xia-zhang large bridge, the schemes of installing earthquake-reduction and seismic-isolation devices of thenorth-bridgeapproachofXia-zhanglong-spanbridgeareensuredbycomparion of all schemes,.Theanalysis resultsindicate that the damping and isolation effect of the earthquake-re
15、duction and seismic-isolation devices can be up to more than fifty percent.Fifth, in this paper, the main design parameters of viscous damper and lead-rubber bearings are discussed. The earthquake-reduction effectiveness of the main design parameters of viscous damper and lead-rubber bearings are st
16、udied. The conclusions can be used as reference to earthquake-reduction and seismic-isolation design of the north-bridgeapproachofXia-zhanglong-spanbridge.KEYWORDS: severe earthquake region; continuous girder bridges; spherical bearings; friction pendulum system; viscous damper; lead-rubber bearings
17、; parameter analysis of seismic device目 录摘 要iABSTRACTii目 录iv第一章绪论11.1课题背景11.2桥梁结构抗震设计方法简述41.2.1传统的基于强度的抗震设计方法41.2.2延性抗震设计方法41.2.3减隔震控制技术41.3减隔震的概念、机理和目前的一些实用装置51.3.1柔性支撑装置61.3.2滑动摩擦减隔震装置61.3.3阻尼器71.4桥梁结构减隔震技术的研究意义81.5本文研究内容安排及创新点8第二章减隔震桥梁的设计方法102.1减隔震桥梁的概念设计102.1.1减隔震桥梁的设防水准及隔震目标102.1.2减隔震桥梁的适用情况112
18、.1.3减隔震装置的选取与布置原则112.1.4地震动输入122.2减隔震桥梁的细部构造设计132.2.1与传统抗震构造措施的协作132.2.2减隔震桥梁构造措施132.3减隔震分析方法与建模142.3.1反应谱分析方法142.3.2时程反应分析方法152.3.3分析模型建立152.4小结18第三章厦漳大桥北引桥有限元分析模型193.1引言193.2厦漳大桥北引桥工程概况193.3连续梁桥有限元分析模型的建立203.3.1主梁的模拟203.3.2群桩基础的模拟213.3.3边界条件的模拟223.3.4桥墩的模拟233.3.5厦漳大桥北引桥整体结构有限元模型243.4抗震设防标准和设防目标研究2
19、43.4.1抗震设防标准与结构性能目标243.4.2地震输入确定253.5小结26第四章厦漳大桥北引桥减隔震设计研究284.1引言284.2常用减隔震装置的减隔震原理及力学模型284.2.1双曲面球型减隔震支座的减隔震机理与计算模型284.2.2普通球型抗震支座模型和参数304.2.3粘滞阻尼器减震原理与计算模型314.2.4铅芯橡胶支座减震原理与计算模型334.3厦漳大桥北引桥结构减隔震设计布置方案354.3.1减隔震设计思路354.3.2减隔震装置的布置方案354.3.3支座布置方案效果分析及比较414.3.4各方案结果比较514.4小结54第五章减隔震装置主要参数设计和建议565.1双曲
20、面球型支座565.2粘滞阻尼器565.3铅芯橡胶支座605.4小结63第六章结论与展望656.1本文工作结论656.2未来工作展望66参考文献68在学期间发表的论著及参与的科研项目73致 谢749第一章 绪论第一章 绪论1.1 课题背景地震是与地球构造运动密切相关的一种自然现象。它是伴随着地壳上能量的释放而引起的地球表面强烈振动。我国就是一个多地震的国家,许多桥梁桥址处于地震多发区,地质条件复杂,桥址处地震、台风等自然灾害频繁。倘若桥梁工程遭到严重破坏,就会切断震区的交通生命线,造成救灾工作困难,加重次生灾害。因此,桥梁的抗震防灾工作显得极为重要。2008年5月12日14时28分,在四川东部龙
21、门山构造带汶川附近发生了80级强烈地震,极震区烈度高达XI度。此次地震不仅在震中区附近造成灾难性的破坏,而且在四川省和邻近的甘肃和陕西省大范围内也造成了破坏,其影响更是波及到全国绝大部分地区乃至境外,是新中国成立以来我国大陆发生的破坏性最为严重的地震。据报道,“截至2008年6月19日,汶川地震已造成公路、桥梁、隧道各类交通基础设施的直接经济损失达670亿元。造成24条高速公路、161条国省干线、8618条乡村公路、6140座桥梁、156条隧道受损。”汶川“512”地震再一次显示了桥梁工程破坏的严重后果(图1.1),也再一次说明了桥梁工程抗震研究的重要性。图1.1 213国道白花镇百花大桥倒塌
22、Fig 1.1 Collapse of Baihua Bridge in State Highway 213在各种桥梁结构形式中,以简支梁、连续梁为代表的梁式桥在连接省际、市际的国道和省道中占据了主导地位。在汶川“512”地震许多受损的桥梁中,梁式桥就占有很大比例(图1.1)。因此,在地震灾害中,确保生命线工程的安全,加强对梁式桥地震行为的认识,对工程抗震具有重要的意义。由于梁式桥结构的构造类型通常由上部结构(主梁)、连接部位(支座)、下部结构(墩柱、承台)及基础等部分组成,因此梁式桥震害的分类通常也是从以上几个角度来进行:上部结构在地震灾害中由于结构本身强度破坏而导致上部结构失效的情况较为少
23、见,多为在地震作用下产生的大位移,或是由于地基土的作用造成位移放大而引起的主梁落梁或主梁间撞击造成的主梁损坏。下部结构的震害通常表现为弯曲损伤和剪切损伤,究其原因有约束箍筋配置不足、纵向钢筋搭接或焊接不牢等引起墩柱延性能力不足和强梁弱柱的设计方式;地震中桥梁支座的破坏较为普遍,支座历来被认为是桥梁整体抗震性能上的一个薄弱环节,支座在地震中失效会引起内力重新分布,可能使桥梁的上部结构或下部结构超载,或二者都超载,继而可能引起倒塌。在汶川“512”地震中就有不少支座破坏的例子(图1.2、图1.3)。从以上桥梁震害分析来看,不少上部结构及下部结构的损伤都与支座有关。因此,支座虽小,但其重要性和安全性
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 烈度 震区 连续 梁桥减隔震 设计 初步 分析研究
链接地址:https://www.31doc.com/p-2046346.html