利用主梁质量和支座性能的连续梁桥调谐减震设计方法

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1、西南交通大学硕士学位论文第I页国内图书分类号：U443.36密级：公开国际图书分类号：624西南交通大学研究生学位论文利用主梁质量和支座性能的连续梁桥调谐减震设计方法年级二〇一五级姓名乔石申请学位级别工程硕士专业建筑与土木工程指导老师赵灿晖教授二〇一八年五月西南交通大学硕士学位论文第II页ClassifiedIndex:U443.36U.D.C:624SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisSTUDYONTHETUNEDSEISMICDESIGNFORCONTINUESBRIDGESBYTAKINGUSEDOF

2、GIRDERMASSANDMECHANICALPERFORMANCEOFBEARINGGrade:CivilEngineering2015Candidate:QIAOShiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:ArchitectureandCivialEngineeringSupervisor:Prof.ZHAOCanhuiMay,2018西南交通大学硕士学位论文第III页西南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

3、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。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密后适用本授权书；2．不保密□√，使用本授权书。（请在以上方框内打“√”）西南交通大学硕士学位论文第IV页西南交通大学学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：（1）针对连续梁桥多墩共用调谐质量的特点，基于规则桥梁的动力特性，建立了规则连续梁桥调谐减震的单墩简化模型，基于该模型分别得出简谐激励和随机激励作用下，调谐减震桥梁

4、在大质量比时的最优频率比和最优阻尼比计算公式。（2）采用有限元方法验证了基于单墩简化模型的调谐减震方法的有效性，同时指出了其局限性。（3）基于调谐减震的基本原理，提出了非规则连续梁桥上部结构质量分配的方法，将单墩模型的适用范围扩展至非规则连续梁桥，将规则连续梁桥的调谐减震方法拓展至非规则连续梁桥。算例表明，该方法有效减小了高墩弯矩，使墩群弯矩较为均衡，实现了墩群协同受力，体系抗震的目标。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。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研究成果。对论文的研究做出

5、贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。西南交通大学硕士学位论文第V页摘要地震是一种无法准确预测和避免的自然灾害，在地震中，结构物的损坏和倒塌会带来巨大的损失。桥梁是交通网络的咽喉工程，桥梁的抗震能力对交通网络的震后通行能力有重要影响。连续梁桥是比较常见的梁式桥，因为其受力均匀合理，造型简洁美观等优点，得到广泛的应用。提高连续梁桥的抗震性能对于提高路网震后通行能力具有重要意义。然而，在桥梁减隔震设计中，支座设计参数的选取较多的依赖设计人员经验或多次反复试算，缺乏明确的理论依据，不能充分发挥减隔震的效能

6、。提出一种科学、简便的减隔震支座参数设计方法，对于提高连续梁桥减隔震的设计效率及减隔震技术的推广十分重要。本文针对连续梁桥的结构形式，提出了利用主梁质量和支座性能的调谐减震设计方法。在该方法中，将墩柱视为主体结构，主梁视为附加质量，通过合理的调谐减震支座参数设计，使主梁和支座形成完整的可调谐动力系统，由此可根据质量调谐减振理论对连续梁桥的抗震性能进行优化，提高桥梁减震效率。本文采用理论分析以及数值模拟等方法，对连续梁桥质量调谐减震设计方法进行探究。首先，针对连续梁桥多墩共用调谐质量的特点，基于规则桥梁的动力特性，对规则连续梁桥的模型进行简化，得到规则连续梁桥的

7、单墩力学模型。其次，本着由简到繁的思想，分别对不考虑桥墩阻尼采用简谐荷载进行外部激励、考虑桥墩阻尼采用简谐荷载进行外部激励和考虑桥墩阻尼随机荷载进行外部激励的三种情况，进行调谐减震优化研究，皆以墩底最大弯矩最小化为优化目标，得到最优频率比和最优阻尼比的计算公式及支座参数的计算方法。然后，采用上述调谐方法，求出各组算例的相应支座参数，通过有限元软件计算各组算例的最大墩底弯矩；结果表明3种优化方法均有较好的减震效果；计算分析还表明下部结构阻尼对调谐减震的效果影响不大；简谐激励与随机激励相对比，随机激励对地震波的频率更为敏感。对于非规则连续梁桥，基于调谐减震的基本原

8、理，提出了上部结构质量分配的方法，将规