鋼管混凝土勁性骨架拱橋地震響應分析及構件承載力研究.pdf

1、 分類號 密 級 UDC 學校代碼 10497 學 位 論 文 題 目 鋼管混凝土勁性骨架拱橋地震響應分析及構件承載力研究 英 文 Seismic Response Analysis of CFST Stiff-Skeleton Arch 題 目 Bridge and Study o

2、n Bearing Capacity of its Component 研究生姓名 嚴 云 姓名 張 謝 東 職稱 教 授 學位 博 士 單位名稱 武漢理工大學交通學院 郵編 430063 申請學位級別 碩 士 學科專

3、業(yè)名稱 道路與鐵道工程 論文提交日期 2016 年 4 月 論文答辯日期 2016 年 5 月 20 日 學位授予單位 武漢理工大學 學位授予日期 2016 年 6 月 答辯委員會主席 何雄君 評閱人 盲審專家 盲審專家 2016 年 5

4、月指導教師 I 摘 要 鋼管混凝土勁性骨架拱橋是內填外包型鋼管混凝土應用于拱橋中形成的一種橋梁結構。優(yōu)良的力學性能和施工工藝使其在我國公路工程中的應用有了一些成功的案例， 而在我國鐵路工程的應用還較少， 研究對象有限， 成果也不多。同時我國現階段的鐵路工程規(guī)范還沒有關于內填外包型鋼管混凝土結構的設計內容，因此探究其在地震作用下的結構響應以及是否達到了其極限承載力，為今后建造更多這種形式的鐵路橋梁提供抗震設計和結構設計方面的參考就顯得很

5、重要也很有必要。本文以在建的渝黔鐵路某特大跨度鋼管混凝土勁性骨架拱橋為研究對象， 對其進行地震響應分析和構件承載力研究， 主要研究內容如下： （1） 概述動力特性理論， 利用 MIDAS 進行橋梁有限元建模和自振特性分析。 （2）分析了橋梁在規(guī)范設計反應譜作用下的地震響應，同時分析了恒載、列車荷載以及溫度荷載作用下結構的內力和構件的應力。 （3） 分析了橋梁在 E1-centro 地震波和汶川臥龍地震波作用下的時程響應，并對比分析了兩種

6、方法的計算結果，同時探究行波效應對本橋的影響。 （4）分析了外包混凝土、內填混凝土以及鋼管的受力情況，并根據目前鐵路工程中使用的容許應力法對各個構件的應力狀態(tài)進行了評判。 （5）確定橋梁結構的實際受力最不利截面并將其構造為內填外包型鋼管混凝土直桿短柱構件，利用 ANSYS 建立了構件的有限元模型并計算了在實際受力情況下該構件的極限承載力和安全系數，評判了橋梁的承載力水平和安全性。 綜合本文分析的結果， 可知： 主梁一階頻率為 0.652

7、Hz， 與全橋基頻 0.593Hz相差不大， 表明橋梁上部主梁剛度較大， 橋梁前 15 階自振頻率的帶寬為 1.466Hz，表明其振型密集；反應譜分析和時程分析表明橋梁抗震性能良好，兩種方法的計算結果相差不大，且有相同的規(guī)律和趨勢，考慮行波效應對橋梁受力是不利的，并且順橋向行波效應大于橫橋向行波效應；外包混凝土、內填混凝土以及鋼管在各種荷載作用下的應力都在其材料容許應力范圍內，結構受力處于安全狀態(tài)；橋梁的實際受力最不利截面為拱頂截面，其