试析下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥抗震性能研究

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1、同济大学土木工程学院硕士学位论文下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥抗震性能研究姓名：刘声树申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：朱慈勉20080601摘要钢管混凝土拱桥由于承载力高、跨越能力强、施工便捷、造型美观、造价低廉等诸多优点，近十几年在我国的应用得到快速发展，并在工程实践中取得了可观的经济效益。然而，对于钢管混凝土拱桥的抗震设计理论方面的研究则相对滞后，已有研究成果及工程实践经验较为零散而缺乏归纳总结。工程实践的需求使对该类桥梁的系统研究特别是抗震性能的系统研究日益迫切。本文根据作者多年的桥梁设计体会，结合多座国内己建钢

2、管混凝土拱桥的工程建设经验，运用ANSYS二次开发功能参数化建模，用地震反应谱分析法，分析研究场地特征周期、地震入射角、水平地震影响系数最大值、桥梁跨径、桥梁宽度、矢跨比、拱肋横撑、拱肋钢管壁厚、桥墩刚度等设计指标对下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥的动力性能与地震响应性能的影响，并将计算结果拟合成简化的计算公式。本文主要研究成果有：1．从静力学概念分析角度，结合国内几家大型设计院设计的几座典型钢管混凝土拱桥数据，粗略概括了桥面板、横梁、吊杆、系杆、拱肋钢管等尺寸拟定的经验公式。2．汇总了不同地质条件、不同抗震烈度下，下承式钢管混凝

3、土刚架系杆拱桥的地震响应共性及彼此的联系，建立了将不同地质条件、不同抗震烈度下下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥的抗震设计成果、抗震研究成果相互换算的简化方法。3．通过数值模拟方法，总结了桥梁拱脚单肢钢管最大平均应力与桥梁跨径、桥梁宽度之间的函数关系式。4．分析了桥梁各主要尺寸与桥梁地震响应的联系，总结了拱桥矢跨比、拱肋钢管壁厚、桥墩刚度的抗震设计规律。5．总结了下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥拱肋间横撑的布置经验。工程师从事下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥方案设计、初步设计时，可利用本文研究成果便捷地估算各拟定方案的地震响应。关键词：钢管

4、混凝土拱桥，抗震，初步设计，频率，振型坐标AbstractABSTRACTWiththehi．曲bearingcapacity,strongspanningability,convenienceinconstruction，aestheticallypleasingandeconomiccost，handredsofconcrete—filledsteeltubulararchbridgeshavebeenconstructedinChinasince1990s．However,presentdesigntheoryabout

5、earthquake-resistanceistoostagnanttotheengmeenngpracticedemand．ItseemsSOfragmentedandlackofsummarizingoftheobtainedresearchresults．Globalresearchandsystematicanalysisinconcrete-filledsteeltubulararchbridge，especiallyinseismicbehavior,isveryurgentforbridgeengineers．F

6、rommyexperienceinseveralyearsofbridgedesign，basedontheconstructionexperienceofmanybuiltbridgesinourcountry,seismicbehaviorofrigid—framedthroughtiedarchbridgewithconcrete—filledsteeltubeisstudiedthroughFEmodalwhichisbuiltinAPDLoftheANSYSprogram．Designcharacteristicpe

7、riodofgroundmotion，inputangleofgroundmotion，maxlmunhorizontalcoefficientofgroundmotion，bridgespan，bridgewidth，ratioofrisetospan，crossingbracingbetweenarchribs，boomspacing，pierrigidandSOonaleconsideredindependentlyinthepaper．Scopesofallparametervaluesarefrombuiltbrid

8、ges．Simplifiedformulasfromthecalculationresultsaregiveninchapter5．Researchresultsareasfollows：1．Physicaldimensionformulasgeneralizedfromse