多点激励下高墩多塔斜拉桥地震易损性分析

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1、学校代号10532学号S150100107分类号U442.55密级公开硕士学位论文多点激励下高墩多塔斜拉桥地震易损性分析学位申请人姓名曹方亮培养单位土木工程学院导师姓名及职称李立峰教授学科专业桥梁与隧道工程研究方向桥梁结构抗震研究论文提交日期2018年5月28日学校代码：10532学号：S150100107密级：公开湖南大学硕士学位论文多点激励下高墩多塔斜拉桥地震易损性分析学位申请人姓名：曹方亮导师姓名及职称：李立峰教授培养单位：土木工程学院专业名称：桥梁与隧道工程论文提交日期：2018年5月28日论文答辩日期：2015年5月31日答辩委员会主席：汪梦

2、甫教授Seismicresponseanalysisofhigh-pierandmulti-pyloncable-stayedbridgeundermulti-supportexcitationbyCAOFangliangB.E.(HefeiUniversityofTechnology)2015AThesisSubmittedinPartialSatisfactionoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringinBridgeandTunnelEngineeringintheGraduateSch

3、oolofHunanUniversitySupervisorProfessorLILifengMay,2018多点激励下高墩多塔斜拉桥地震易损性分析摘要高墩多塔斜拉桥因其良好的跨越能力和成熟的设计施工技术而被广泛采用，在地形复杂的山区更是经常需要采用高墩和多塔的结构形式。但是高墩多塔斜拉桥存在刚度低、重心高、塔梁质量比大等特点，使其动力特性及抗震性能均有别于传统的低墩双塔斜拉桥。因此，开展此类桥梁的抗震性能评估，了解其在地震作用下的响应及损伤特征，对保障结构的安全性有重要作用。然而这类高墩多塔大跨度桥梁的地震反应分析一般要考虑地震地面的空间变化效应影响

4、，采用多点激励输入模式才更加符合实际情况。为了了解和掌握高墩多塔斜拉桥在复杂场地条件和随机地震动作用下的结构抗震性能，所以本文开展了对多点激励下高墩多塔斜拉桥的研究和分析。主要内容包括如下：（1）查阅相关国内外文献资料，简要介绍了地震的成因及其灾害，详细描述了桥梁结构的震害情况，然后重点梳理了多塔斜拉桥的发展、特点和抗震研究现状，再者对多点激励地震反应分析理论进行了详细的介绍，最后对桥梁地震易损性分析研究概况进行了描述和梳理。（2）主要介绍了多点激励地震动输入方式的确定，其中重点在于人工模拟满足空间变化特性的多点地震动。详细梳理了多点激励随机地震动场模

5、拟方法的相关理论，同时编写了相应的MATLAB程序，根据反应谱拟合生成了多点地震动非平稳加速度和位移时程，然后选用120条具有代表性的人工地震动时程用于下文的计算分析。（3）以赤石特大桥为分析对象，采用OpenSees和Midas/Civil建立了全桥动力有限元模型，详细描述了桥梁各关键构件的模拟方法，同时考虑桩土相互作用的模拟,最后对桥梁进行了动力特性分析。（4）概括介绍了地震易损性分析的基本理论，确定了多点地震动的强度指标和损伤指标，采用纵向地震动输入方式，计算了一致激励与多点激励下桥梁各易损构件的地震响应，并生成了相应的构件和系统易损性曲线，对两

6、种激励方式下桥梁的抗震性能进行了对比分析。（5）概括介绍了桥梁减隔震设计的基本原理、使用条件和设计方法，并重点介绍了减隔震装置的布置与类型，对本文分析桥梁采用液体粘滞阻尼器进行减隔震设计，对减隔震设计后的桥梁进行了多点激励下非线性动力计算，根据计算结果生成相应的易损性曲线，最后对减隔震设计前后高墩多塔斜拉桥的抗震性能进行了对比分析。II硕士学位论文关键词：高墩多塔斜拉桥；地震动模拟；一致激励；多点激励；地震易损性分析；减隔震设计；OpenSeesIII多点激励下高墩多塔斜拉桥地震易损性分析AbstractHigh-pierandmulti-pylonc

7、able-stayedbridgesarewidelyusedbecauseoftheirgoodspanningcapacityandmaturedesignandconstructiontechniques.Mountainousterrainsparticularlyneedtheuseofhighpiersandmultiplepylons.However,thehigh-pierandmulti-pyloncable-stayedbridgehasthecharacteristicsoflowrigidity,highcenterofgrav

8、ity,andlargemassratioofthetowerandbeam,sothatit