摘 要

随着我国经济的不断增长，大跨度桥梁在我国得到了飞速的发展，而在现代桥梁中，斜拉桥逐渐成为最具竞争性的桥梁。在斜拉桥当中，混合梁斜拉桥虽出现较晚，但近二十年来其发展势头最为迅猛，目前已成为大跨及超大跨斜拉桥的顶峰代表及未来建设的标杆。混合梁斜拉桥性能独特，应用广泛，对其开展地震响应分析，研究其地震响应规律，探讨其在地震下的破坏机理和可能发生的破坏形态，这无疑对此类桥未来的抗震研究的理论进展还是工程实践应用皆有重大意义。

本文以以岳口汉江特大桥为工程背景，应用桥梁分析软件Midas/Civil建立空间动力计算模型，对独塔混合梁斜拉桥进行地震响应分析。首先基于有限元原理，利用Midas/Civil建立主跨260m独塔混合梁斜拉桥的空间动力计算模型，对其进行动力特性分析，其次分别采用反应谱法和动态时程法对该斜拉桥进行抗震分析，并对两种方法的结果进行比较。

关键词：混合梁斜拉桥；空间模型；动力特性分析；地震响应分析

Abstract

With the development of the national economy,the long-span bridges have got very rapid development in our country and the cable-stayed bridge become the most competitive bridge type in modern bridge.When it comes to the cable-stayed bridge, the hybrid girder cable-stayed bridge has been given special attention, not only for its most rapid development speed in the past twenty years, but also for it’s becoming the peak and the future of the long-span and super-span cable-stayed bridge, although it was born late. The hybrid girder cable-stayed bridge owns a lot of unique properties, and has been widely built. There is something significant undoubtedly should be done to the theory progress of the seismic research and the engineering practice on this kind of bridge in the future, for example to carry out seismic response analysis, to study the laws of seismic responses,to explore the failure mechanism and failure form of the earthquake may occur.

This article bases on yuekou hanjiang bridge,using Midas/Civil software to establish finite element mode to analyze seismic response for hybrid girder cable-stayed bridge single tower.First of all,based on finite element theory,using Midas/Civil software to establish finite element mode and analyze the dynamic response.Then using two methods: the response spectrum analysis and the time-history analysis to analyze the seismic response of the cable-stayed bridge and both methods were compared.

Key words: Hybrid girder cable-stayed bridge;Finite element

mode;Dynamic response analysis; Seismic response analysis

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1斜拉桥的特点 1

1.2斜拉桥的发展 1

1.3混合梁斜拉桥概述 1

1.4斜拉桥的震害 3

1.5斜拉桥地震响应分析的研究现状 4

第二章Midas建模过程 5

2.1 Midas/Civil软件简介 5

2.2 建模过程 5

2.2.1 设定建模环境 5

2.2.2 定义材料和截面特征 5

2.2.3 建立主梁、索塔、拉索结构 6

2.2.4 定义边界条件 7

2.2.5 定义荷载工况 8

2.2.6 定义预应力钢束特征 8

2.2.7 布置预应力钢束 9

2.2.8 张拉预应力钢束 9

2.2.9 输入荷载 10

2.2.10 建立荷载组合 11

第三章 岳口汉江特大桥有限元模型的建立 13

3.1工程概况 13

3.2 桥梁结构设计 13

（1）桥跨布置 13

3.3 有限元模型的建立 16

3.3.1 主梁的模拟 16

3.3.2 索塔和桥墩的模拟 18

3.3.3 斜拉索的模拟 18

3.3.4 边界条件的模拟 18

第四章 斜拉桥的动力特性分析 20

第五章 岳口汉江特大桥反应谱分析 25

5.1 反应谱法简介 25

5.1.1 发展概述 25

5.1.2 基本原理 25

5.2 反应谱的选择 26

5.3利用反应谱法对斜拉桥进行抗震分析 27

5.3.1反应谱分析内力结果 27

5.3.2 反应谱分析位移结果 28

5.3.3 五种工况下的内力图 29

第六章 岳口汉江特大桥动态时程分析 40

6.1 动态时程分析法概述 40

6.2 地震动输入 40

6.2.1 一致激励模式的地震动输入原理 40

6.2.2 地震波的输入 41

6.3 阻尼矩阵计算 41

6.4 利用动态时程分析法对斜拉桥进行抗震分析 42

6.4.1 时程分析内力结果 43

6.4.2 时程分析位移结果 44

6.4.3 时程图表 45

6.4.4 五种工况下的内力图 51

6.5 反应谱法和动态时程分析法的分析比较 56

第七章 总结 57

参考文献 58

致谢 60

第一章 绪论

1.1斜拉桥的特点

斜拉桥的构成包括主梁、塔柱及斜拉索。大跨度斜拉桥的主梁的工作原理与连续梁类似，但较之同等跨度的梁桥的截面尺寸，其主梁的截面尺寸要小得多，自重也要轻。与梁式桥相比，斜拉桥的跨越能力更大，桥下净空和桥面标高的限定少；与悬索桥相比，斜拉桥的抗风稳定性更好，。斜拉桥是一种高次超静定结构，主梁以及主塔的受力通过张拉斜拉索来改变。一般情况下，经过合理设计的斜拉桥，其恒载作用下的主梁弯矩及剪力图与多跨连续梁桥几乎一致。

加劲主梁是斜拉桥最主要构件，通常根据加劲主梁材料和结构的不同将斜拉桥划分为以下五类：钢斜拉桥、 混凝土斜拉桥、混合梁斜拉桥、组合梁斜拉桥和钢管混凝土斜拉桥。本文研究对象为混合梁斜拉桥。

1.2斜拉桥的发展

斜拉桥的前身是吊索桥，早在很久以前，古人就知道通过从塔架上悬吊绳索可以支承桥梁。吊桥在我国存在已经有超过四千年的历史，最原始的吊桥是用作军事防御用的，通常架设于城墙外的护城河上，通过绳索传递人力的作用将桥面吊起或放下，绳索并不承担桥的荷载。

自从20世纪中期以来，斜拉桥的发展过程主要经过了以下三个阶段：