摘 要

桥梁作为目前社会发展的重要基础设施，是人类生产活动的生命线，一旦桥梁发生破坏，会造成严重的后果。地震容易对桥梁造成严重的损坏，不仅造成巨大的经济损失，而且阻断交通，给震后救援及灾后重建都增加了难度，因此，对桥梁进行地震响应分析是一个非常必要的过程。对于一般的中小型桥梁可以参照桥梁抗震设计规范进行设计,对于结构复杂、跨度大的桥梁，没有相对应的规范条文，则需要单独对桥梁进行地震响应分析，以确保桥梁的安全使用。本论文以潜江铁路支线汉江特大桥（主跨为260m 的独塔混合梁斜拉桥）这个工程实例为背景，采用有限元计算软Midas civil进行地震响应分析，并对分析结果进行总结。主要完成以下几个方面的内容：

1. 运用 Midas civil软件较精确地模拟出这座独塔混合梁斜拉桥的主要结构，建立起斜拉桥的成桥状态的结构模型。
2. 在结构模型上模拟出斜拉桥支座处、桥墩处、承台处、桩基处等的各种约束。
3. 运用反应谱分析方法对该斜拉桥进行了反应谱法地震响应分析,采用Ritz向量法对模型结构进行分析控制；使用CQC组合方法对振型进行组合,分别考虑了纵向、横向、竖向以及两种组合激励方向输入下该桥的地震响应，分析了斜拉桥在地震反应谱下的内力和位移响应。
4. 运用时程分析方法对该斜拉桥进行时程地震响应分析。根据场地要求取地震波为Taft波,并对所选择的地震波进行强度、频谱特性调整,分析此斜拉桥在地震作用下的时程位移反应和时程内力结果,并通过计算结果判断斜拉桥在地震作用下的影响效果。
5. 对比反应谱法和时程分析法的地震响应下的计算结果,确保计算结果的准确性，并通过计算结果得出混合梁独塔斜拉桥在地震作用下的受力状态。

关键词：斜拉桥 地震响应 反应谱法 时程分析法

Abstract

As the important infrastructure for social development, the bridge is the lifeblood of human production activities, which can have serious consequences once the bridge is destroyed.Earthquake prone to cause serious damage to Bridges, not only cause huge economic losses, and blocking the traffic, to the earthquake relief and post-disaster reconstruction has increased the difficulty, therefore, it is a necessary process for earthquake response analysis of Bridges. For general of small and medium-sized Bridges,thier design can be reference to the bridge seismic design code, for the complicated structure, large span bridge, there is no corresponding specification, so seismic response analysis should be carried out for the bridge separately, in order to ensure the safety of the bridge. This paper This paper is based on the engineering example of qianjiang railway feeder hanjiang river bridge (whose main span is 260m single-tower cable-stayed bridge), using finite element software Midas civil analyzes seismic response analysis, and to summarize the results of the analysis.Here are a few things to do:

1. Using Midas civil software, the main structure of the cable-stayed bridge was simulated by the Midas civil software, and the structure model of cable-stayed bridge was established.
2. In the structural model, the restraints of the suspension bridge, piers, bearings and pile foundation are simulated.
3. The response spectrum analysis method is used to analyze the seismic response of the cable-stayed bridge. The Ritz vector method is used to analyze and control the model structure. The seismic response of the bridge is considered by using the combination of the CQC method and considering the respectively of the longitudinal, horizontal, vertical and two combined excitation directions. The internal force and displacement response of the cable - stayed bridge under the seismic response spectrum are analyzed.
4. The time-process analysis method is used to analyze the time-process seismic response of this cable-stayed bridge. In accordance with the requirements of field, Taft wave is choosed from seismic wave and intensity, frequency spectrum characteristics of selected seismic wave is adjusted, the analysis of the cable-stayed bridge under the action of earthquake in displacement response and the schedule of internal force as a result, to judge by the calculation results of cable-stayed bridge under seismic action effects.
5. Contrast response spectrum method and time history analysis under the earthquake response of the calculation results, ensure the accuracy of the calculation results.And draw the conclusion of the calculation results on composite beam single tower cable-stayed bridge under the seismic action of stress.

Key Words：cable-stayed bridge；seismic response；response spectrum method；time-history method

目 录

第一章 绪论 1

1.1斜拉桥概况 1

1.2混合梁斜拉桥 5

1.3地震的成因及其对斜拉桥的危害 7

1.3.1地震的成因及概况 7

1.3.2地震对桥梁的破坏 8

1.4本章小结 12

第二章抗震研究理论方法 13

2.1.反应谱法 13

2.2静力法 14

2.2.1弹性静力法 14

2.2.2.非线性静力 Pushover 分析法——倒塌模态分析方法 15

2.3时程分析法 16

2.4本章小结 18

第三章有限单元的模拟 19

3.1岳口汉江特大桥工程概况 19

3.1.1建筑材料 21

3.1.2主桥结构构造 22

3.2桩基础的模拟 25

3.3主塔的模拟 28

3.4主梁的模拟 29

3.5斜拉索的模拟 31

3.6支座的模拟 32

3.7本章小结 33

第四章反应谱分析 34

4.1动力分析 34

4.1.1动力分析模拟 34

4.1.2前十阶振型图 36

4.2反应谱分析 38

4.2.1反应谱参数选取 38

4.2.2位移 40

4.2.3内力 48

4.3本章小结 58

第五章时程分析法 59

5.1计算方法与计算参数的选择 59

5.2位移结果 61

5.3内力结果 71

5.4反应谱法与时程分析法的结果对比 81

5.5本章小结 83

第六章结论与展望 84

6.1结论 84

6.2展望 84

参考文献 86

致 谢 87

第一章绪论

1.1斜拉桥概况^[1]

斜拉桥也叫斜拉吊桥，可以算得上是一种历史发展比较悠久的一种桥型，从早期的藤索结构简桥基础上，经过现代的计算理论基础、钢筋混凝土等新型材料与建桥工艺发展起来的成为一种由一座或多座主塔与斜拉索组成来支撑桥面的桥型。现代斜拉桥的重要组成部分有主塔、斜拉索、主梁三个部分，其中主塔可以有一座或多座，只有一座主塔的称之为独塔斜拉桥；斜拉索可以按索的相对数量分为稀索体系和密索体系，密索体系是在计算机技术的强大而发展起来的；主梁根据材料的组成充分可以分为以单一材料为主的混凝土梁、钢梁和两种材料配合使用的组合梁与混合梁等，根据实际需求可以发挥各种材料的优势。斜拉桥的受力体系相对较好，斜拉索以承受拉力为主，斜拉索锚固在主梁上，拉索的竖向分力相当于是对主梁的多点支承，水平分力可以起到预应力的效果，大大提高了主梁的承载能力，主塔以承受压力为主，斜拉索的另一端锚固在主塔上，拉索的竖向分力传递到主塔上，最终由主塔通过桥台基础传递到地面。斜拉桥的分类方式有很多种，下面简单介绍五种分类方式：

1.按照塔、梁、墩之间的连接形式：可以分为悬浮体系、半悬浮体系、塔梁固结体系和刚构体系；