大跨铁路钢桁梁柔性拱桥抗震性能分析和减震阻尼器参数优化研究
大跨度连续钢桁梁柔性拱桥具有较大的跨越能力和承载能力，结构新颖，造型美观，是目前大跨度铁路桥梁的常用桥型之一。大跨度铁路桥梁是线路的咽喉工程，造价较高，施工工期较长，若在地震中遭受严重损伤和破坏，将对区域经济和抢险救灾工作造成不利影响。论文以两主跨360m的大跨度铁路钢桁梁柔性拱桥为研究背景，采用Midas/Civil2020建立考虑桩-土相互作用的空间梁单元模型，对其进行动力特性分析，发现该桥一阶自振频率为0.304Hz，一阶振型为拱肋与主桁反对称横向弯曲，振型比较集中密集。运用反应谱法分析支座纵向与横向未熔断时桥梁在设计地震8种工况和罕遇地震4种工况作用下的线弹性动力响应，结果表明设计地震作用下，桥梁的地震响应可以达到抗震设防目标；罕遇地震作用下，桥墩墩底拉应力过大，支座纵向和横向反力过大，无法达到抗震设防目标。基于反应谱分析结果，进行桥梁在罕遇地震作用下的一致激励非线性时程分析，研究其支座纵向与横向分别熔断加挡块限位时的抗震性能；结果表明纵梁和横梁应力过大，进入塑性阶段，限位挡块反力过大，容易失效，桥梁无法达到抗震设防目标。采用LMM法研究视波速500~5000m/s范围内行波效应对桥梁地震响应的影响，发现视波速较低时，行波效应对桥梁地震响应影响显著，考虑行波效应的地震响应更不利。基于非线性时程分析结果，研究纵向粘滞阻尼器和横向E型钢阻尼器不同参数组合下的桥梁一致激励非线性时程响应；由此优选出桥梁的纵向粘滞阻尼器阻尼系数C为3000kN/(m/s)α，阻尼指数α为0.5时，横向E型钢阻尼器屈服力Fy为2000kN，初始弹性刚度k为80000kN/m时，该桥在罕遇地震作用下可以获得较优的减震效果，达到抗震设防目标。
钢桁梁柔性拱桥;水平向熔断支座;非线性时程分析;行波效应;粘滞阻尼器;E型钢阻尼器;动力特性
西南交通大学
硕士
桥梁与隧道工程
郑凯锋
2022
中文
U448.224;U441
2022-12-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）