大跨度鋼管混凝土拱橋抗震性能及動(dòng)力穩(wěn)定研究.pdf

1、浙江大學(xué)建工學(xué)院博士學(xué)位論文大跨度鋼管混凝土拱橋抗震性能及動(dòng)力穩(wěn)定研究姓名：吳玉華申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專(zhuān)業(yè)：結(jié)構(gòu)工程指導(dǎo)教師：樓文娟20090401摘要A b s t t a c tC o n c r e t ef i l l e d s t e e l - t u b e ( C F S T ) a r c hb r i d g eh a sb e e nw i d e l ya p p l i e di n o u rc o u n

2、t r yf o ri t sg o o d m e c h a n i c a l p r o p e r t i e sa n d f a c i l i t a t e di nc o n s t r u c t i o n e ta 1 ．T a k i n g3 0 8 m s p a nN a n p u B r i d g ea st h eo b j e c to f s t u d y , t h en o n l i

3、 n e a rs e i s m i cr e s p o n s eb e h a v i o r , t h es e i s m i cr e s p o n s ec h a r a c t e r i s t i cu n d e rm u l t i ·- d i m e n s i o n a l a n dm u l t i ·- s u p p o r te x c i t a t i o na

4、n dt h e d y n a m i c a ls t a b i l i t y p r o p e r t i e s o fl o n g ·s p a nC F S T a r c hb r i d g ew e r ei n v e s t i g a t e di nd e p t h ．T h em o t i o ns t a b i l i t yp r a c t i c a lc r i t e r

5、i o no fa r c hs t r u c t u r ei sb r o u g h tf o r w a r d 0 1 1t h e b a s e o f L y a p u n o v t h e o r e m o f m o t i o ns t a b i l i t y ．T h es e m i ·a n a l y t i c a l s o l u t i o no fe l a s t i cc

6、 i r c u l a ra r c h u n d e r h o r i z o n t a lr a n d o ms t a t i o n a r ya n dn o n - s t a t i o n a r y s e i s m i c e x c i t a t i o n W a s s t u d i e db y t h em e t h o d c o m b i n i n gt h e p s e u d

7、 o - e x c i t a t i o na l g o r i t h mw i t hG a l e r k i na l g o r i t h m ．An u m e r i c a le x a m p l eW a sg i v e nt od e m o n s t r a t et h ea c c u r a c ya n d e f f i c i e n c yb y c o m p a r i n g t

8、h e r e s u l t s w i t hf i n i t ee l e m e n t m e t h o d ．T h e n o n l i n e a rt i m e - h i s t o r ya n a l y s i so fl o n g ·s p a nC F S Ta r c hb r i d g e u n d e r t h r e e - d i m e n s i o n a le a

9、 r t h q u a k e e x c i t a t i o n s W a sp e r f o r m e d ．T h e i n f l u e n c e o f g e o m e t r i c a l n o n - l i n e a r i t y , m a t e r i a ln o n —l i n e a r i t y , d a m p i n gr a t i oa n d b r i d g

10、 ed e c kW a s s t u d i e d b ys e i s m i cr e s p o n s ea n a l y s i s ．T h e r e s u l t ss h o wt h a t t h el a t e r a l b e n d i n gm o m e n ta n da x i a l f o r c ea r o u n dt h es p r i n g i n go f a r c

11、 hr i bi n c r e a s eg r e a t l y t a k i n g a c c o u n t o fb r i d g e d e c k ．G e o m e t r i c a ln o n ·l i n e a r i t y h a s s o m ee f f e c t o n s e i s m i cr e s p o n s eo f C F S Ta r c hb r i d

12、g e ．T h ed i s p l a c e m e n to f a r c hr i ba n dt h ea x i a lf o r c e o f m o s ts e c t i o ni n c r e a s eb e c a u s eo ft h e r e d u c t i o n o f s t i f f n e s s ．M a t e r i a ln o n - l i n e a r i t y

13、 p u tt h es e c t i o n so f s p r i n g i n g o fa r c hr i bn e a r b y a ta d i s a d v a n t a g e ．T h er a n d o m s e i s m i cr e s p o n s ea n a l y s i so fN a n p uB r i d g e u n d e rm u l t i ·s u p

14、p o r t e x c i t a t i o n so ft h r e e - d i m e n s i o n a lo r t h o g o n a le a r t h q u a k em o t i o nW a s p e r f o r m e d ．T h es e i s m i c r e s p o n s eo f t h e a r c hb r i d g eu n d e ro n e —d i

15、 m e n s i o n a l P - w a v e ，o n e - d i m e n s i o n a lS H ·w a v e ，o n e ·d i m e n s i o n a l S V - w a v e a n dt h r e e —d i m e n s i o n a lc o n s i d e r i n gc r o s s - p o w e rs p e c t r u

16、 m o f m u l t i —s u p p o r t e a r t h q u a k ee x c i t a t i o n sw e r en u m e r i c a l l ys i m u l a t e d ．T h e r e s u l t ss h o w t h a tt h ei n t e r n a lf o r c e so f a r c hr i bm a y b eg r e a t l

17、 yc h a n g e db yc o n s i d e r i n g t h es p a t i a lv a r i a t i o n o f s e i s m i c m o t i o n ．T h ei n f l u e n c eo f s p a t i a lv a r i a t i o n o f s e i s m i cm o t i o no nt h ei n t e r n a lf o r

18、 c e so f a r c hr i b p r i m a r i l yc o w l e sf r o m t r a v e l i n g —w a v e ．T h ei n t e r n a lf o r c e so f a r c h r i b u n d e r t h r e e ·d i m e n s i o n a l e a r t h q u a k e e x c i t a t i

19、o n s a r c g r e a t e r t h a n t h a t u n d e ro n e ·d i m e n s i o n a l e x c i t a t i o n ．T h e r a n d o m s e i s m i c a n a l y s i s u n d e r t h r e e —d i m e n s i o n a l a n dm u l t i —s u p p