高速铁路大跨度钢桁梁斜拉桥地震响应研究及减震分析

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近年来,大跨度铁路斜拉桥在我国得到迅速发展和广泛应用。目前对大跨度斜拉桥的动力性能研究虽然较多,但对于铁路专用斜拉桥抗震性能的分析却依然较少,诸如地震发生时列车走形性以及合理减隔震措施等难题仍然存在。因此,结合铁路斜拉桥的结构特点,对其地震响应进行分析,并探讨其合理的减震措施就显得尤为重要。本文以一座双线铁路专用斜拉桥——南广铁路郁江双线特大桥为工程背景,采用反应谱分析和非线性时程分析相结合的方法,对其动力特性及地震响应进行了研究,并通过对粘滞阻尼器阻尼参数的比选,对大桥的减震性能进行了探讨。主要工作如下:1.通过现有资料的广泛阅读和汇整,阐述了大跨度铁路斜拉桥的发展历程、结构特点以及动力研究的意义;并结合国内外强震实例,综述了大跨度铁路斜拉桥的震害特点、研究现状以及存在的问题;同时,基于大跨度斜拉桥的减震设计思路,对桥梁减震系统,以及粘滞阻尼器在国内外桥梁中的应用进行了介绍。2.基于斜拉桥振动分析的有限元方法,利用大型通用软件ANSYS,建立郁江双线特大桥的全桥空间有限元模型,针对考虑拉索垂度非线性与否两种不同情况,对大跨度钢桁梁斜拉桥自振特性进行分析并总结其特点,为进一步研究其地震响应及减震方法做铺垫。3.通过计算大桥的振型参与质量,确定参与反应谱分析的振型阶数,根据桥址场地条件选择合适的反应谱,对大桥进行五种不同组合工况下的一致激励反应谱分析,并分别验算了P1、P2两种不同概率水平下的地震响应。4.结合桥址场地条件,选用修正的El-Centro波对大桥进行地震动激励,并考虑地震动竖向分量、相位差效应(不同行波速)以及拉索垂度非线性等因素,对大桥进行设计地震作用下的时程响应分析,并探讨各因素对大跨度铁路钢桁梁斜拉桥地震响应的影响规律。5.通过在主塔与主梁之间设置粘滞阻尼器,对大桥进行减震分析,探讨了粘滞阻尼器参数(阻尼系数和速度指数)变化对大桥减震效果的影响,可以为铁路钢桁梁斜拉桥的减震设计提供参考。
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