大跨度悬索桥抗震设计研究

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1、摘要悬索桥是现代大跨桥梁的重要的结构形式。虽然，至今为止未发现悬索桥在地震时遭到毁坏的实例，但由于大跨度悬索桥一般具有投资大，在政治经济上具有非常重要的地位的特点，一旦在地震中遭到破坏，可能导致的生命财产以及问接经济损失将会非常巨大，因此大跨度悬索桥抗震问题已引起了世界各国的重视。目前，国内外大跨度桥梁的抗震设计无规范可循，所以，进行正确的抗震研究，确保其抗震安全性具有非常重要的意义。从受力的角度看，大跨度悬索桥在地震荷载作用下，主塔是主要的分析对象。而我国悬索桥的桥塔材料基本都选用钢筋混凝土，众所周知，钢筋混凝土结构在受

2、力时，其刚度不断发生变化的。悬索桥中钢筋混凝土桥塔随着受力幅度的增加，其刚度不断退化，此时悬索桥的抗震性能如何，目前还没有人涉及，本文就此展开研究，并提出相应的抗震设计建议以及实施措施。这部分的研究工作主要研究内容如下：(1)跨度悬索桥地震作用下受力特性——振型分组现象，进行了研究，由此深入探讨了大跨度悬索桥中高阶振动的影响进行；(2)认识大跨度悬索桥中高阶振动的影响基础上，提出悬索桥桥塔的简化单塔模型；(3)在单塔模型可靠性研究的基础上，提出基于反应谱法在研究悬索桥的抗震性能时考虑桥塔刚度退化影响的迭代方法；并考察地震幅

3、度逐渐增加时，考虑桥塔刚度退化影响的悬索桥的抗震性能。(4)基于考虑桥塔刚度退化得到的悬索桥的抗震，陛能，提出了大跨度悬索桥需要基于强度设计的一阶段设计建议，同时给出具体的实施措施。随着结构抗震的发展，粘滞阻尼器越来越多的应用到桥梁工程中，而且在大跨度桥梁中，通常梁端位移比较大，为了限制动荷载作用下梁端位移，经常要在粱端同时安装阻尼器装置，与伸缩缝在结构上形成并联装置。这部分的研究工作主要研究内容如下：(1)对阻尼器这种耗能产品的力学模型及其展现出的物理特性，展开研究；(2)从理论上，由一般多自由度体系动力方程出发，通过矩

4、阵变换得到关于结构局部的单方向增量方程的方法，对阻尼器在桥梁中的局部减震效果给予了理论上的论证；(3)对当桥面突然发生大规模的刹车或忽然的地震冲击或忽然风荷载或车辆等荷载的冲击作用下，阻尼器对伸缩缝的保护作用进行了探讨。在本报告的最后，给出了具体的算例：舟山大陆连岛工程西堠门太桥的抗震分析。关键词：大跨度悬索桥、一阶段抗震设计、刚度折减、基于反应谱迭代、阻尼器、局部绝对减震同济太学博士后研究报告：大跨度悬索桥抗震设计研究ABSTRACTSuspensionbridgeisarlimportanttypeinlongspan

5、bridges．Thoughnoneofsuspensionbridgehasbeendestructedduringtheearthquake，theearthquakeresistantperformanceofsuspensionbridgehasbeentakenseriouslyforthehugelostoflivesandpropertyandenorrflousindirecteconomiccostifitisdesWoyedduringearthquake．Atpresent，thespecificat

6、ionsofemLhquakeresistantdesignforsuspensionbridgeisstillnotbeenestablishedinanycountryallaroundtheworld．So，itisverysignificanttounderIakeseismicresearchofsuspensionbridgetoinsureitsafetyduringearthquake．Fromtheviewofburdeningtheload，thetowerofsuspensionbridgeisthe

7、mainobjectinseismicanalysisunderearthquake．Thetowermaterialofsuspensionbridgeinourcountryisreinforcementconcreteonthewhole．Itiswellknownthatthereinforcementconcretemembers’stiffnesswiUcontinuouslychange．TheresearchabouttheseismicperformanceofsuspensionbIidgehasnot

8、beendealwithwhilethestiffnessofreinforcementconcretetoweriscontinuouslylessenalongwithloadincreasing．Theresearchmentionedaboveisbeencarriedoutandrelativ