铰接构造框架式曲线梁桥三维地震反应的研究

【摘要】桥梁是公路的重要组成部分,一旦遭受地震破坏,不仅经济损失巨大,后期修复困难,更会造成交通瘫痪,救灾物资运输缓慢,导致灾区的伤员无法得到及时救治,间接损失无法估量。随着人类科技的飞速发展,大跨径、高桥墩、复杂结构形式的桥梁不断被建设应用,在地震作用下这些复杂形式桥梁的动力反应及非线性行为已经成为学术界和工程界探讨的重点。铰接构造框架式曲线梁桥在美国的高速公路建设中被广泛使用,由于这一桥型往往具有高桥墩、大跨径,并包含框架结构、铰接构造的结构特点,其动力性能十分复杂,在近几次的大地震中,其遭受的破坏十分严重。因此,对这一桥型的地震反应进行深入研究并明确非线性损伤过程具有重要的学术价值和巨大的工程需求背景。本文结合加利福尼亚州的Yuba曲线桥及桥址附近的三维Northridge地震波针对铰接构造框架式曲线梁桥进行动力分析,深入研究这一桥型的地震反应和非线性损伤过程。主要的研究内容及创新成果如下：1、系统地归纳了铰接构造框架式曲线梁桥的非线性动力模型的建立方法和过程。介绍了混凝土、钢筋的材料本构模型；总结了桥台土壤弹簧、桥台剪力键、桥梁内部弹性支撑垫的非线性模型的模拟理论和方法；对比了桥梁碰撞的非线性模型,并使用考虑了滞回阻尼的赫兹模型模拟桥梁的碰撞单元；创新性地提出了铰接构造的细部模拟方法。2、研究铰接跨的非线性损伤过程及铰接点两侧纵向间距对铰接跨损伤过程的影响。采用细分模型和简化模型分别对铰接梁跨进行局部模拟,通过对比模型数据研究两种模型的准确程度和适用范围；通过Pushover分析研究铰接构造内部的弹性橡胶支座、纵向限位钢束、横向受压弹性支撑垫、横纵向碰撞单元及铰接跨根部梁段的非线性过程及损伤次序；在细分模型中改变铰接点两侧梁段的纵向间距,通过Pushover分析获得纵向间距及纵向碰撞对铰接构造内各限位装置及梁跨根部梁段的非线性过程的影响。3、研究转动惯量对曲线桥动力特性的影响,确定曲线桥建模的最优质量布置形式。总结曲线桥建模的四种常用质量布置形式;对四种质量布置下Yuba曲线桥模型进行特征值分析,对比模型的自振周期、基本振型和高阶振型,研究转动惯量的输入对曲线桥自振状态的影响；选用2.0倍的Northridge地震波对四种质量布置下的Yuba曲线桥模型进行非线性时程分析,通过分析结果研究转动惯量的输入对曲线梁桥的主梁位移、桥墩弯矩曲率及桥墩扭矩的影响；并最终确定曲线桥动力模型的最优质量布置形式。4、铰接构造框架式曲线梁桥的三维地震反应的研究。通过对比三维地震荷载和二维地震荷载作用下Yuba曲线桥的主梁位移和桥墩弯矩曲率获得竖向地震波对桥梁地震反应的影响；在三维地震荷载下,对Yuba曲线桥进行非线性时程分析,获得主梁、桥墩、桥台、铰接构造及各限位装置和碰撞单元的地震反应,确定框架式曲线梁桥的易损伤位置；通过改变桥墩墩高设置,获得桥墩对称设置及墩高减小设置对桥梁地震反应的影响。
【作者】吴桐；
【导师】孙全胜；
【作者基本信息】东北林业大学，林区交通工程，2014，博士
【关键词】曲线梁桥；铰接构造；框架式；地震反应；Pushover分析；非线性时程分析；转动惯量；

【参考文献】
[1]苏馨.结直肠癌中K-ras基因突变及VEGF表达的临床意义[D].山西医科大学,病理学与病理生理学,2013,硕士.
[2]王剑波.中美大学德育比较[D].武汉理工大学,马克思主义理论与思想政治教育,2004,硕士.
[3]刘军.多用户MIMO中继系统中的收发机设计研究[D].北京交通大学,2015.
[4]梁其承.“东南互保”研究[D].吉林大学,中国近现代史,2004,硕士.
[5]周雯.自适应聚类算法及其应用技术的研究与实现[D].中国人民解放军国防科学技术大学,2003.
[6]王强德,井元伟,张嗣瀛.控制方向未知的非线性系统的自适应输出跟踪控制[J].控制与决策,2006,03:248-252.
[7]斯日古楞.鸡包涵体肝炎过程中免疫细胞变化规律的研究[D].内蒙古农业大学,基础兽医学,2004,硕士.
[8]周敏慧.论医疗侵权举证责任分配[D].南京师范大学,法律,2012,硕士.
[9]潘忠忠.基于动态门限和方向性十字的运动估计算法研究[D].浙江工商大学,通信与信息系统,2014,硕士.
[10]魏衡江.Helwan埃及钢铁公司（EISCO）的现代化工程[J].冶金自动化,1996,04:12.
[11]郭颖,涂顺明,骆练,刘新征,郑芳燕.益生菌混合发酵酸豆乳的最优工艺条件[J].食品与发酵工业.
[12]袁超.高出口马赫数叶型流动与设计[D].哈尔滨工业大学,动力机械及工程,2014,硕士.
[13]常青.纳米四氧化三铁及其复合材料的制备与应用[D].华中科技大学,2011.
[14]伍旭坤.论债权人撤销权制度[D].湘潭大学,民商法学,2011,硕士.
[15]袁心伟.兔骨髓间充质干细胞定向诱导复合藻酸钙构建可注射组织工程软骨修复兔关节软骨缺损实验研究[D].遵义医学院,外科学（专业学位）,2013,硕士.
[16]胡建华.微博用户行为与影响力分析系统的研究[D].北京交通大学,2013.
[17]蒋栋.中式快餐品牌视觉形象创新设计研究[D].江南大学,设计艺术学,2012,硕士.
[18]周燕宁.七国之乱与汉初文学[D].西北大学,中国古代文学,2014,硕士.
[19]方桂才.重复使用运载器末端区域能量管理段制导律设计[D].南京航空航天大学,检测技术与自动化装置,2013,硕士.
[20]袁野.我国商业银行住房抵押贷款业务的风险控制机制研究[D].厦门大学,法律,2014,硕士.
[21]唐沂.《篆隶万象名义》音系研究[D].复旦大学,汉语言文字学,2012,硕士.
[22]贾秋菊.房地产税改革对地方财力的影响[D].南京财经大学,财政学,2012,硕士.
[23]牟珊珊.山东省高校教职工排舞运动的开展现状及对策分析[D].山东师范大学,体育教育训练学,2013,硕士.
[24]陈建澍,章琪良,李志旗,刘海燕,梅建凤,应国清.水溶性N-琥珀酰壳聚糖合成及其共混海藻酸钠水凝胶特性评价[J].浙江工业大学学报,2014,01:58-62.
[25]杨振兴.钢铁生产企业能源计量数据采集系统的设计与实现[D].东北大学,计算机技术,2010,硕士.
[26]贾国斐.Hesse流形的特殊方程与截面曲率[D].山西师范大学,基础数学,2014,硕士.
[27]冯吉.中国核电业务流程管理系统的设计与实现[D].北京交通大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[28]邵晓彧.绳其祖武汉家臣[D].华中师范大学,中国古代史,2014,硕士.
[29]孙振曦.个人云存储软件使用行为意向影响因素研究[D].浙江大学,管理科学与工程,2013,硕士.
[30]王咏,申瑞民.采用构造后缀树方法的在线挖掘浏览模式[J].计算机工程,2004,19:126-128.
[31]罗添添.中国并购基金发展模式选择研究[D].天津财经大学,金融学,2012,硕士.
[32]叶安平.物理学奖:玩出个未来[J].科学世界,2010,11:39.
[33]徐莹莹.超声引导下FNA联合Tg测定对甲状腺乳头状癌术后淋巴结转移的诊断价值[D].吉林大学,临床医学,2014,硕士.
[34]沈敏华.基于Cortex-A9平台的VC-1视频解码优化[D].华中科技大学,计算机技术,2013,硕士.
[35]刘潇潇.不同治疗方法对较大房间隔缺损患者心律失常的影响及其影响因素的研究[D].吉林大学,临床医学,2014,硕士.
[36]方伦钢.应用多元统计过程控制技术进行状态监测[D].南京航空航天大学,导航、制导与控制,2004,硕士.
[37]陶陪.吉林省移动通信公司GPRS业务推广方案探讨[D].吉林大学,2004.
[38]谭博怡,曾慧,胡占义.一种车轮轮廓的自动提取方法[J].自动化学报,2008,05:516-522.
[39]李晨云.中国上市商业银行竞争力综合评价研究[D].内蒙古财经大学,统计学,2012,硕士.
[40]张毅.地级市体育发展水平评价研究[D].天津体育学院,体育人文社会学,2013,硕士.
[41]高海珍.社区综合服务体系下医养结合养老方式初探[D].中国社会科学院研究生院,社会政策（专业学位）,2014,硕士.
[42]吴明会.汉语借词音系学中流音借用的优选论分析[D].上海外国语大学,英语语言文学,2012,硕士.
[43]宋杨.农村中学英语教师信息素养现状与对策研究[D].河北师范大学,现代教育技术,2014,硕士.
[44]孙波.我国“校体联合”共建高水平篮球队的理论探索与案例分析[D].北京体育大学,社会体育指导,2013,硕士.
[45]信天.CRT公司基于平衡计分卡的绩效管理研究[D].山东大学,工业工程（专业学位）,2013,硕士.
[46]安晓亮.新疆低碳城市建设研究[D].新疆师范大学,人文地理学,2013,硕士.
[47]马越.富氮炭基材料电容电化学性能研究[D].华东理工大学,2013.
[48]蒋婷.闽西南地区玮埔、胡坊、桂岩头和古田岩体花岗岩年代学和地球化学[D].中国地质大学（北京）,矿物学、岩石学、矿床学,2014,硕士.
[49]陈茗.庐城镇社区网格化管理研究[D].安徽大学,行政管理,2013,硕士.
[50]苗春梅.某些种群的周期解、概周期解和最优捕获问题[D].东北师范大学,应用数学,2003,硕士.