| 【中文题名】 | 粘滞阻尼器在斜拉桥减震设计中的应用 |
| 【英文题名】 | The Application of Viscous Damper in the Aseismatic Design of Cable-stayed Bridges |
| 【学科专业】 | 桥梁与隧道工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2006-3-13 |
| 【中关键词】 | 斜拉桥,减震设计,粘滞阻尼器,谱分析,时程分析,二类稳定性分析 |
| 【英关键词】 | cable-stayed bridge,aseismatic design,viscous damper,ANSYS,response spectrum analysis,time-history analysis,the secondary stability analysis, |
| 【分类导航】 | 交通运输>公路运输>桥涵工程>结构原理、结构力学>桥梁振动及减振设备> |
| 【论文摘要】 | 对斜拉桥进行减震设计时,其主导思想是:在地震作用下,斜拉桥的内力和位移都是越小越好。但通常情况下这两个方面往往是相互矛盾的。要使得内力反应小,往往要付出较大位移作为代价,反之也一样。本文提出了采用粘滞阻尼器的减震方法,并通过有限元分析验证了其减震效果。
本文首先介绍了计算程序ANSYS及其单元特点,讨论了在建立斜拉桥有限元模型时怎样使模型尽可能地接近实际情况,并且分别建立了没有减震措施,采用拉索限位器和采用阻尼器减震的共3个斜拉桥模型。然后通过模态分析、谱分析和时程分析以及桥塔的二类稳定性分析,对比拉索限位器和粘滞阻尼器的减震效果。最后发现粘滞阻尼器可以使结构的位移响应和内力响应同时减小,提高了斜拉桥的抗震能力和耐久性,符合减震设计的思想。 |
| 【论文题纲】 |
|
第一章 绪论 |
8-17 |
|
§1．1 斜拉桥减震设计方法概述 |
8-9 |
|
1．1．2 减震设计理论的发展 |
8-9 |
|
1．1．2 斜拉桥减震设计的思想 |
9 |
|
§1．2 桥梁结构减震阻尼器的种类及工作原理 |
9-14 |
|
1．2．1 阻尼的种类 |
9-11 |
|
1．2．2 桥梁结构减震阻尼器的种类 |
11-14 |
|
§1．3 地震响应分析方法概述 |
14-15 |
|
1．3．1 地震反应谱分析 |
14-15 |
|
1．3．2 地震时程分析 |
15 |
|
§1．4 本文主要研究内容 |
15-17 |
|
第二章 动力分析计算理论 |
17-31 |
|
§2．1 模态分析理论 |
17-21 |
|
2．1．1 无阻尼自由振动 |
17 |
|
2．1．2 有阻尼自由振动 |
17-18 |
|
2．1．3 有阻尼强迫振动 |
18-20 |
|
2．1．4 特征值的解法 |
20-21 |
|
§2．2 反应谱分析理论 |
21-25 |
|
2．2．1 计算理论 |
21-23 |
|
2．2．2 反应谱的地震力 |
23 |
|
2．2．3 反应谱的组合方法 |
23-24 |
|
2．2．4 反应谱方法的优缺点 |
24-25 |
|
§2．3 时程分析理论 |
25-27 |
|
2．3．1 时程分析法的发展过程 |
25-26 |
|
2．3．2 时程分析计算理论 |
26-27 |
|
§2．4 非线性对结果的影响及处理方法 |
27-30 |
|
2．4．1 斜拉索垂度效应 |
28-29 |
|
2．4．2 轴力、弯矩产生的梁—效应 |
29 |
|
2．4．3 大位移引起的非线性效应 |
29-30 |
|
§2．5 本章小节 |
30-31 |
|
第三章 斜拉桥有限元模型的建立 |
31-40 |
|
§3．1 工程背景介绍 |
31-32 |
|
§3．2 有限元程序和单元的简介 |
32-34 |
|
§3．3 斜拉桥动力计算有限元模型的建立 |
34-38 |
|
3．3．1 建立斜拉桥有限元模型应该遵守的简化原则 |
34 |
|
3．3．2 用脊梁模式来模拟主梁能否真实的反映出斜拉桥的动力特性 |
34-35 |
|
3．3．3 斜拉桥的模型在离散化过程中，应采用那种质量模式 |
35 |
|
3．3．4 建模时怎样考虑桩—土的相互作用 |
35-38 |
|
§3．4 本章小节 |
38-40 |
|
第四章 斜拉桥模型动力特性比较 |
40-53 |
|
§4．1 三种斜拉桥模型的动力特性分析 |
40-49 |
|
4．1．1 模型1的动力特性分析 |
40-42 |
|
4．1．2 采用拉索减震模型2的动力特性分析 |
42-44 |
|
4．1．3 采用阻尼器减震模型3动力特性分析 |
44-48 |
|
4．1．4 三种斜拉桥模型动力特性的比较 |
48-49 |
|
§4．2 有桩模型与无桩模型的动力特性比较 |
49-51 |
|
§4．3 本章小节 |
51-53 |
|
第五章 斜拉桥模型地震反应谱分析 |
53-64 |
|
§5．1 反应谱分析计算参数的确定 |
53-56 |
|
5．1．1 地震力计算公式 |
53 |
|
5．1．2 动力放大系数的确定 |
53-56 |
|
5．1．2．1 反应谱长周期部分的修正 |
54-56 |
|
5．1．2．2 阻尼比的影响 |
56 |
|
§5．2 三种模型的反应谱分析 |
56-61 |
|
5．2．1 有桩模型与无桩模型的谱分析结果对比 |
56-58 |
|
5．2．2 拉索减震措施模型的谱分析结果 |
58-59 |
|
5．2．3 采用阻尼减震模型的谱分析结果 |
59-61 |
|
§5．3 三种模型谱分析结果的对比 |
61-62 |
|
5．3．1 纵向位移的比较 |
61-62 |
|
5．3．2 塔底剪力的比较 |
62 |
|
5．3．3 桥塔应力的比较 |
62 |
|
§5．4 本章小节 |
62-64 |
|
第六章 斜拉桥模型的地震时程分析 |
64-83 |
|
§6．1 地震动的输入 |
64-68 |
|
6．1．1 地震波的介绍 |
64-67 |
|
6．1．2 地震波的选取 |
67 |
|
6．1．3 阻尼器位置不同减震效果的比较 |
67-68 |
|
§6．2 三种模型地震响应的比较(超越概率5％地震作用下) |
68-72 |
|
6．2．1 桥塔与主梁纵向位移的比较 |
68-69 |
|
6．2．2 塔底剪力与弯矩的比较 |
69-71 |
|
6．2．3 桥塔应力的比较 |
71-72 |
|
§6．3 三种模型地震响应的比较(超越概率3％地震作用下) |
72-80 |
|
6．3．1 地震波的选取 |
72-75 |
|
6．3．2 桥塔与主梁纵向位移的比较 |
75-77 |
|
6．3．3 塔底剪力与弯矩的比较 |
77-78 |
|
6．3．4 桥塔应力的比较 |
78-80 |
|
§6．4 地震反应谱分析与时程分析结果的对比 |
80-82 |
|
6．4．1 谱分析与时程分析的位移比较 |
80 |
|
6．4．2 谱分析与时程分析的内力比较 |
80-81 |
|
6．4．3 谱分析与时程分析的应力比较 |
81-82 |
|
§6．5 本章小节 |
82-83 |
|
第七章 斜拉桥桥塔模型的稳定性分析 |
83-96 |
|
§7．1 桥塔有限元模型 |
83-86 |
|
§7．2 模型2 桥塔混凝土裂缝的发展 |
86-87 |
|
§7．3 模型2 不同模式桥塔的计算结果的对比 |
87-92 |
|
7．3．1 模型2 各种模型的位移时程的比较 |
87-88 |
|
7．3．2 模型2 混凝土开裂过程中结构位移和应力的发展 |
88-92 |
|
§7．4 模型3桥塔位移和应力 |
92-94 |
|
7．4．1 模型3 两种材料模式的位移时程的比较 |
92-93 |
|
7．4．2 模型3 桥塔位移和应力 |
93-94 |
|
§7．5 本章小节 |
94-96 |
|
第八章 结论及建议 |
96-99 |
|
§8．1 结论 |
96-97 |
|
§8．2 建议 |
97-99 |
|
参考文献 |
99-102 |
|
致谢 |
102 |
|
| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.103494 |
