豎向地震誘發(fā)橋梁結(jié)構(gòu)多次重撞擊問題的研究.pdf

1、隨著近年來一些無法用傳統(tǒng)觀點解釋的橋梁震害的發(fā)現(xiàn),被低估的豎向地震動對工程結(jié)構(gòu)可能造成的損害受到了越來越多的關注。豎向地震動可能引發(fā)橋跨結(jié)構(gòu)和橋墩間的多次重撞擊現(xiàn)象,造成接觸面的損傷、橋跨彎矩超載以及橋墩底部混凝土破碎、鋼筋屈曲等震害。由于橋梁結(jié)構(gòu)間的多次重撞擊問題涉及多變接觸拓撲構(gòu)形、波動效應和非線性效應等復雜情況,對其的理論和數(shù)值研究存在較大困難。本文提出并運用瞬態(tài)波特征函數(shù)展開法,研究了豎向地震作用下橋梁結(jié)構(gòu)的多次彈性重撞擊瞬態(tài)波

2、響應問題。本研究主要內(nèi)容包括：
　　 ⑴建立了豎向地震作用下雙跨單墩橋梁結(jié)構(gòu)間多次重撞擊動力學模型,提出了應用瞬態(tài)波特征函數(shù)展開法解決多次重撞擊問題的基本理論。通過接觸面上的應力和位移邊界條件,給出了交替進行的撞擊過程和分離過程開始時間的判別方法。并采用撞擊過程中的組合體瞬態(tài)內(nèi)力法,給出了多次重撞擊力的求解方法。
　　 ⑵針對人工簡諧豎向地震波作用下的雙跨連續(xù)剛構(gòu)橋的瞬態(tài)波傳播問題,應用瞬態(tài)波特征函數(shù)展開法推導了瞬態(tài)波響

3、應理論解。研究了豎向地震激勵引起的瞬態(tài)波的反射、相互作用和波碰撞等波傳播現(xiàn)象。并通過選取不同的豎向地震烈度,對比研究了橋跨長度參數(shù)對橋墩和橋跨結(jié)構(gòu)響應的影響。
　　 ⑶應用瞬態(tài)波特征函數(shù)展開法研究了人工簡諧豎向地震波作用下雙跨連續(xù)梁橋的多次重撞擊問題,推導了交替發(fā)生的撞擊接觸過程和分離過程的瞬態(tài)波響應理論解。系統(tǒng)地研究了計算時間步長和波模態(tài)截斷數(shù)對重撞擊力的收斂性,描述了地震瞬態(tài)波和撞擊激發(fā)的瞬態(tài)波在結(jié)構(gòu)內(nèi)的傳播過程,并探討了不

4、同橋梁結(jié)構(gòu)參數(shù)和地震周期對橋梁結(jié)構(gòu)響應行為的影響。
　　 ⑷基于人工簡諧豎向地震激勵,通過對比研究相同結(jié)構(gòu)參數(shù)的連續(xù)剛構(gòu)橋和連續(xù)梁橋地震瞬態(tài)響應的計算結(jié)果,表明不同墩梁連接形式對橋梁結(jié)構(gòu)響應有著顯著的影響。對比分析了地震激勵周期和橋梁結(jié)構(gòu)參數(shù)對重撞擊(接觸)力、橋跨彎矩和橋墩軸力等響應的影響。
　　 ⑸提出了研究實際豎向地震波作用下連續(xù)梁橋多次重撞擊問題的瞬態(tài)波特征函數(shù)方法。通過對地震波進行FFT分析,推導出由多個簡諧波