考虑土-结动力相互作用和多点输入的桥梁非线性地震响应分析

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1、北京工业大学博士学位论文考虑土-结动力相互作用和多点输入的桥梁非线性地震响应分析姓名：赵建锋申请学位级别：博士专业：结构工程指导教师：杜修力20070403接要摘要美国洛杉矶、日本神户、台湾集集等大地震中，一些按照现有抗震规范设计的现代桥梁震害仍然十分突出，表明这类新兴的现代化工程结构的抗震设计理论和方法还需要进一步的研究和改进。本文针对桥梁地震响应分析中的土．结动力相互作用、地震动多点输入和隔震支座的影响主要进行了以下几方面的工作：1)．将集总参数模型与时域递归模型相结合，提出了一种可完整考虑基础阻抗函数中奇异性特征和正则性特征的时域地基阻抗力的计算方法，该方法将当前时刻的时域地基阻

2、抗力的分解表述为2项有明确物理意义的阻抗力之代数和，一是由弹簧阻尼器集总参数模型代表的瞬态影响的阻抗力部分，另一部分是由前几个时步的虚拟力和位移值表示的反映延续影响的虚拟力部分；2)．对外源波动问题中的局部地形效应数值模拟方法进行了研究，借助通用有限元软件实现了斜入射瞬态平面波口波、SV波和SH波)条件下的外源波动问题的数值模拟。将人工边界上的波动场分解为无局部场地效应影响的自由场与局部场地效应引起的散射场两部分，无限域介质中的波传播在人工边界的影响通过将自由场转换为施加在人工边界上的应力场，方便了在通用有限元软件中实现，且可充分利用通用有限元软件的强大求解器和前后处理功能；推导了自由

3、场波动作用在粘弹性人工边界节点上所需要施加的节点荷载公式；计算了地震波斜入射条件下考虑局部地形影响的空间地震动场；3)．讨论了隔震支座几种恢复力模型的力学特性，分别采用双线性模型、Bouc—Wen模型和双向耦合Park模型来模拟桥梁的隔震支座，编制了动力分析程序，对一座三跨连续隔震桥梁进行双向地震响应分析并与未隔震情况进行对比，分析结果表明：隔震支座可以有效地降低系统的位移和内力响应，改善桥梁的抗震性能。隔震支座的滞回曲线的控制参数对隔震桥梁动力响应有一定影响，但屈服前后刚度比与屈服荷载对隔震支座的性能起决定作用；4)．提出了考虑土．结动力相互作用和地震动多点输入效应的全桥非线性地震响

4、应分析方法，并对一桥梁简化模型进行了计算分析。结果表明，在桥梁抗北京工业大学工学博士学位论文震验算中土．结动力相互作用效应和地震动多点输入效应具有重要的影响。关键词：时域子结构法；土．结动力相互作用；阻抗函数；斜入射地震动；多点输入；桥梁非线性地震响应ⅡAbstractTheearthquakedamageofthemodemflyoverandviaductisveryseriousduringtherecentAmericaLosAngeles，JapanKobeandTaiwaiJijiearthquake；itindicatesthattheaseismicdesigntheo

5、ryandmethodofflyoverandviaductincityusedinthepresemarealsoinsufficiency．Aimedatthesoil·sm比turedynamicinteractioneffect,multipleexcitationeffectandthenolinearpropertiesofisolationbearingOilearthquakeresponseofbridge，themaincontentsofthisdissertationarcdescribedasfollowing：1)．Atime-domaindifferenc

6、eapproachofaccuracycon仃ollablefoundationresistingforceisproposedbycombininglumped-parametermodelandtime_domaindi氆玳蛳reenrsivemodel，whichCantakeintoaccountthesing叫arandregnhrcomponentoffoundationimpedancecompletely．Thedi弼盯enceformulationinthispaperdefinesfoundationresistingforceatthecurrentlystept

7、hroughthesllmoftwoitemswhichhaveclearlyphysicsconcepts：oneisthesimultaneouseffectshowedbysp血g—dashpotmodel，andtheotheristhetime-delayeffectexpressedbythetermsconcerningboththepastseveraldisplacementsandthepseudo·forces．’21．N