本文關(guān)鍵詞：考慮行波效應(yīng)的大跨度三塔懸索橋減震控制研究

  更多相關(guān)文章： 三塔懸索橋 地震響應(yīng) 彈性拉索 粘滯阻尼器 軟鋼阻尼器 減震控制

【摘要】：大跨度三塔懸索橋是一種較為新穎的懸索橋橋型,相對(duì)于傳統(tǒng)的兩塔懸索橋,中塔的引入使得其動(dòng)靜力特性更趨復(fù)雜,該橋型的抗震性能在橋梁工程領(lǐng)域也備受關(guān)注。本文以某大跨度三塔懸索橋?yàn)楣こ瘫尘?在對(duì)該橋進(jìn)行地震響應(yīng)分析的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)開展了基于彈性拉索、粘滯阻尼器和軟鋼阻尼器的大跨度三塔懸索橋減震控制研究,以期為大跨度多塔懸索橋的減震設(shè)計(jì)及分析提供參考。本文主要研究內(nèi)容包括：(1)三塔懸索橋有限元建模及其動(dòng)力特性分析。根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù),在ANSYS中建立了三塔懸索橋的空間有限元模型,并采用子空問迭代法計(jì)算了該橋的模態(tài)參數(shù),在此基礎(chǔ)上分析了大質(zhì)量法中塔底增設(shè)大質(zhì)量單元對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的影響,結(jié)果表明：塔底增設(shè)大質(zhì)量單元對(duì)三塔懸索橋自身動(dòng)力特性的影響可忽略不計(jì)。(2)三塔懸索橋地震響應(yīng)分析。選取多條典型地震波,分別采用加速度法和大質(zhì)量法進(jìn)行一致輸入下的結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)分析,并驗(yàn)證了大質(zhì)量法在結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)分析中的可行性。據(jù)此,進(jìn)一步開展了三塔懸索橋行波效應(yīng)分析,并與一致輸入下的地震響應(yīng)進(jìn)行了對(duì)比。研究結(jié)果表明：在低視波速下,結(jié)構(gòu)響應(yīng)(塔梁相對(duì)位移、塔柱底部反力、邊纜內(nèi)力等)隨著視波速的增加存在明顯振蕩；在高視波速下,結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)趨近于一致輸入的計(jì)算結(jié)果。(3)三塔懸索橋兩類常用減震裝置的減震效果分析。在塔梁連接處分別設(shè)置彈性拉索和粘滯阻尼器后,分別開展一致輸入下和考慮行波效應(yīng)的三塔懸索橋減震分析。研究結(jié)果表明：彈性拉索和粘滯阻尼器均可有效控制塔梁相對(duì)位移,但采用彈性拉索會(huì)明顯增加塔底剪力；考慮行波效應(yīng)時(shí),結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)隨著視波速的增加顯著變化,在低視波速區(qū)間振蕩現(xiàn)象最為明顯。(4)三塔懸索橋軟鋼阻尼器減震效果分析�；谝延熊涗撟枘崞鲄�(shù)進(jìn)行三塔懸索橋減震分析,并開展軟鋼阻尼器減震效果的參數(shù)敏感性研究,從而確定適用于該橋的軟鋼阻尼器參數(shù)。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步研究考慮行波效應(yīng)時(shí)的軟鋼阻尼器減震效果。研究結(jié)果表明：隨著彈性剛度的增加,軟鋼阻尼器對(duì)塔梁相對(duì)位移的控制效果越趨明顯,但中塔塔底剪力也顯著增加。(5)三種減震裝置控制效果的對(duì)比。從結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移響應(yīng)的角度,對(duì)三種減震裝置的控制效果進(jìn)行了對(duì)比,對(duì)比結(jié)果表明：彈性拉索和軟鋼阻尼器對(duì)塔梁相對(duì)位移具有較好的控制效果,但均會(huì)明顯增加主塔塔底內(nèi)力；粘滯阻尼器對(duì)塔梁相對(duì)位移的控制效果略差于彈性拉索和軟鋼阻尼器,但其對(duì)于塔底內(nèi)力的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他兩種減震裝置,即粘滯阻尼器在不顯著增加塔底內(nèi)力的基礎(chǔ)上可較好地控制塔梁相對(duì)位移。
【關(guān)鍵詞】：三塔懸索橋 地震響應(yīng) 彈性拉索 粘滯阻尼器 軟鋼阻尼器 減震控制
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U442.55;U448.25
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-23
• 1.1 引言10
• 1.2 三塔懸索橋發(fā)展概況10-15
• 1.2.1 懸索橋發(fā)展史10-13
• 1.2.2 多塔懸索橋的起源與發(fā)展13-15
• 1.3 三塔懸索橋抗震性能研究現(xiàn)狀15
• 1.4 三塔懸索橋減震控制研究現(xiàn)狀15-18
• 1.4.1 彈性連接的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀16
• 1.4.2 粘滯阻尼器的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀16-17
• 1.4.3 軟鋼阻尼器研究及應(yīng)用現(xiàn)狀17-18
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容18
• 參考文獻(xiàn)18-23
• 第二章 大跨度三塔懸索橋有限元建模及動(dòng)力特性分析23-36
• 2.1 引言23
• 2.2 結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析理論23-25
• 2.2.1 古典解析法23
• 2.2.2 近似計(jì)算法23-25
• 2.2.3 數(shù)值方法25
• 2.3 工程背景及有限元建模25-29
• 2.3.1 三塔懸索橋工程簡介25-27
• 2.3.2 三塔懸索橋有限元建模27-29
• 2.4 結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析29-34
• 2.4.1 基于ANSYS的懸索橋模態(tài)分析方法29-30
• 2.4.2 三塔懸索橋橋動(dòng)力特性分析30-33
• 2.4.3 大質(zhì)量對(duì)三塔懸索橋動(dòng)力特性的影響33-34
• 2.5 本章小結(jié)34
• 參考文獻(xiàn)34-36
• 第三章 大跨度三塔懸索橋地震反應(yīng)分析36-54
• 3.1 引言36
• 3.2 時(shí)程分析基本理論36-38
• 3.2.1 一致輸入36-37
• 3.2.2 非一致輸入37-38
• 3.3 一致輸入下三塔懸索橋地震時(shí)程分析38-45
• 3.3.1 地震波的選取38-40
• 3.3.2 一致輸入地震響應(yīng)時(shí)程分析40-45
• 3.4 三塔懸索橋行波效應(yīng)分析45-51
• 3.4.1 地震波行波效應(yīng)分析45-48
• 3.4.2 與一致輸入地震響應(yīng)對(duì)比分析48-51
• 3.5 本章小結(jié)51
• 參考文獻(xiàn)51-54
• 第四章 三塔懸索橋兩類常用減震裝置的減震效果分析54-76
• 4.1 引言54
• 4.2 三塔懸索橋彈性拉索減震效果分析54-64
• 4.2.1 彈性拉索在ANSYS中的模擬54-55
• 4.2.2 合理“邊-中塔”彈性拉索剛度比的確定55-56
• 4.2.3 一致輸入下三塔懸索橋彈性拉索減震效果分析56-59
• 4.2.4 考慮行波效應(yīng)的三塔懸索橋彈性拉索減震效果分析59-64
• 4.3 三塔懸索橋粘滯阻尼器減震效果分析64-72
• 4.3.1 粘滯阻尼器的基本構(gòu)造及其力學(xué)模型64-65
• 4.3.2 一致輸入下三塔懸索橋粘滯阻尼器減震效果分析65-68
• 4.3.3 考慮行波效應(yīng)的三塔懸索橋粘滯阻尼器減震效果分析68-72
• 4.4 本章小結(jié)72-73
• 參考文獻(xiàn)73-76
• 第五章 三塔懸索橋軟鋼阻尼器減震效果分析及對(duì)比76-92
• 5.1 引言76
• 5.2 軟鋼阻尼器的力學(xué)模型76-77
• 5.3 軟鋼阻尼器的參數(shù)敏感性分析77-79
• 5.3.1 屈服荷載77
• 5.3.2 彈性剛度77-79
• 5.4 三塔懸索橋軟鋼阻尼器的減震效果分析79-84
• 5.4.1 一致輸入下三塔懸索橋軟鋼阻尼器減震效果分析79-80
• 5.4.2 考慮行波效應(yīng)的三塔懸索橋軟鋼阻尼器減震效果分析80-84
• 5.5 三種減震裝置減震效果對(duì)比84-89
• 5.5.1 一致輸入下三種減震裝置的減震效果對(duì)比84-86
• 5.5.2 考慮行波效應(yīng)的各減震裝置減震效果對(duì)比86-89
• 5.6 本章小結(jié)89
• 參考文獻(xiàn)89-92
• 第六章 總結(jié)與展望92-94
• 6.1 主要研究工作及結(jié)論92-93
• 6.2 研究工作展望93-94
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果94-95
• 致謝95

【參考文獻(xiàn)】

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