非一致激勵(lì)下CFST拱橋隨機(jī)地震響應(yīng)及消能減震研究.pdf

1、地震波在沿大跨度橋梁結(jié)構(gòu)傳播時(shí)，由于其自身的多維性、不確定性和空間變化特性，橋梁各支座將會(huì)發(fā)生不一致的運(yùn)動(dòng)。主要表現(xiàn)為局部場(chǎng)地效應(yīng)、行波效應(yīng)以及部分相干效應(yīng)。因此，對(duì)于大跨度鋼管混凝土拱橋，研究其在多維非一致激勵(lì)下的隨機(jī)平穩(wěn)地震響應(yīng)，具有重要的理論意義和工程價(jià)值。本文從非一致隨機(jī)激勵(lì)的構(gòu)造出發(fā)，對(duì)一座鋼管混凝土拱橋在多維隨機(jī)地震下的響應(yīng)規(guī)律進(jìn)行研究。最后構(gòu)造出相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)，用于對(duì)拱橋進(jìn)行耗能減震裝置的參數(shù)優(yōu)化，具體內(nèi)容如下：
　

2、　首先，利用功率譜和規(guī)范反應(yīng)譜之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，使用最小二乘法來(lái)擬合地震動(dòng)模型參數(shù)。同時(shí)考慮局部場(chǎng)地效應(yīng)、行波效應(yīng)和部分相干效應(yīng)，構(gòu)造出符合具體工程實(shí)例所處場(chǎng)地條件的功率譜密度函數(shù)曲線。
　　其次，建立符合工程實(shí)際的鋼管混凝土拱橋有限元模型，使用虛擬激勵(lì)法，數(shù)值仿真了該橋在多維非一致隨機(jī)激勵(lì)下的動(dòng)力特性。同時(shí)對(duì)比其在單維、多維一致激勵(lì)下的地震響應(yīng)。分析結(jié)果顯示，地震動(dòng)空間特性對(duì)鋼管混凝土拱橋的影響主要體現(xiàn)在局部場(chǎng)地效應(yīng)中，在實(shí)際抗震

3、設(shè)計(jì)中應(yīng)該予以重視。
　　最后，對(duì)安裝液體粘滯阻尼器的鋼管混凝土拱橋進(jìn)行阻尼器參數(shù)優(yōu)化，隨機(jī)時(shí)域激勵(lì)采用基于物理模型的隨機(jī) Fourier譜來(lái)合成。同時(shí)基于能量耗散和結(jié)構(gòu)控制指標(biāo)，構(gòu)造出四個(gè)評(píng)價(jià)函數(shù)作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)。對(duì)比兩個(gè)考慮能量的評(píng)價(jià)函數(shù)組合與傳統(tǒng)的控制評(píng)價(jià)函數(shù)，最終得到阻尼器的優(yōu)化參數(shù)。整個(gè)優(yōu)化過(guò)程表明，優(yōu)化后的阻尼器參數(shù)對(duì)鋼管混凝土拱橋在多種地震波下均具有良好的減震效果。引入能量耗散指標(biāo)后，評(píng)價(jià)函數(shù)可以避免傳統(tǒng)優(yōu)化指