摘 要

本文使用有限元分析软件MIDAS对连续刚构混凝土桥梁（以三峡库区百岁溪大桥为例）进行微震荷载作用下的动力分析。通过分析总结三峡大坝蓄水后库区诱发的微震数据，得出相关微震规律。首先对结构进行自振模态分析，得到结构在动力作用下的响应形式，为后文的动力分析提供参考。使用反应谱分析法和时程分析法对百岁溪大桥的施工阶段和成桥阶段微震荷载作用下的响应进行计算。通过上述两种方法对结构进行分析，我们可以得到三峡库区百岁溪大桥在微震荷载下的响应，得到此类桥梁（连续刚构混凝土桥梁）的地震响应特征。分析两种方法所得结果，得出三峡库区微震对连续刚构混凝土桥梁结构的影响，得到其内力、应力以及位移的最危险位置，为三峡库区连续刚构桥的施工以及监测提供参考，并提供相关方法对微震产生的危害进行弥补。

关键词：连续刚构桥；微震；反应谱分析；时程分析；动力分析

Abstract

In this paper, we use the finite element analysis software MIDAS to make seismic load dynamic analysis of the continuous rigid frame concrete bridge(take Baisuixi bridge in Three Gorges Reservoir area as an example), get the relevant laws of microseisms by analyzing an summarizing the date of induced earthquakes by the impoundment of Three Gorges Dam Reservoir area; first, the modal analysis of the structure is carried out, and the response form of structure under dynamic action is obtained, which provides a reference for the dynamic analysis of the following text; use response spectrum method and time history analysis method to analysis the seismic response of the construction process and the finished bridge stage of Baisuixi bridge; through these two methods to the analysis of the structure, we can get in the Baisuixi bridge in Three Gorge Reservoir area under the seismic load response, this kind of bridge(continuous rigid frame concrete bridge) can be obtained the seismic response characteristics ;analysis the results of two methods to get the influence of microseisms in Three Gorges Reservoir on the continuous rigid frame concrete bridge and get the most dangerous positions of the internal force, stress and displacement to provide reference for the construction and monitor of continuous rigid frame concrete bridge in Three Gorges Reservoir area, and provide some methods to solve these damage caused by microseisms.

Key Words：Continuous rigid frame bridge; Microseisms; Response spectrum analysis; Time history analysis; Dynamic analysis

目 录

第1章绪论 1

1.1课题研究背景和意义 1

1.2国内外连续刚构混凝土桥梁抗震研究现状 1

1.3本文主要研究内容 2

第2章桥梁结构的震害 3

2.1三峡库区诱发微震调查研究 3

2.2 地震对桥梁的破坏形式 3

第3章桥梁抗震分析方法 4

3.1 静力法 4

3.2 反应谱法 4

3.3时程分析法 6

3.4 小结 6

第4章连续刚构混凝土桥梁模型的建立及动力特性分析 8

4.1工程概况 8

4.2建立全桥有限元模型 9

4.3 位移边界条件的确定： 10

4.4 静力荷载施加 11

4.5 全桥模态分析 11

4.5.1模态分析的基本理论 11

4.5.2 模态分析及结果 12

第5章连续刚构混凝土桥梁反应谱分析 15

5.1 反应谱分析 15

5.1.1 反应谱分析理论 15

5.1.2 反应谱的输入 15

5.2 反应谱分析计算 16

5.2.1 反应谱计算流程 16

5.2.2 内力分析 17

5.2.3 位移分析 18

5.2.4 应力分析 19

5.3 本章小结 20

第6章连续刚构混凝土桥梁时程分析 21

6.1 时程分析 21

6.1.1 时程分析理论 21

6.1.2 频谱时程曲线的选择 21

6.2 时程分析计算 21

6.2.1 内力分析 22

6.2.2 位移分析 36

6.2.3 应力分析 40

6.3 本章小结 43

第7章结论与展望 44

7.1 全文总结及结论 44

7.2 需要进一步研究的问题和展望 44

参考文献 45

致谢 46

第1章 绪论

1.1课题研究背景和意义

道路桥梁工程是与国家经济发展和人民生命财产安全息息相关的重要基础工程。近些年来，我国的交通事业发展很快，连续刚构桥在我国得到了普及。连续刚构混凝土桥梁主梁连续、墩梁固结，具有跨越能力强、整体抗震性能好、桥墩可为高墩或超高墩、施工较为便利等优点，是我国应用最广泛的桥梁形式之一。^【1，2】我国现已建成许多大跨径预应力混凝土连续刚构桥，如虎门大桥（150 270 150m）、重庆黄花园大桥（137 3*250 137m）、攀钢金沙江大桥（100 168 100m）等，这些桥梁为当地的人民生活带来便利，为当地的经济发展带来优越的条件。

我国幅员广阔，尤其是西南地区，山高谷深，交通非常不便利，因此，能够建造高墩甚至超高墩且跨度可达数百米的连续刚构桥成为建设跨越西南地区山谷河流桥梁的最佳选择。我国三峡库区地质地貌复杂，多山峡丘陵，自三峡大坝蓄水后长江水位上涨，多座连续刚构桥被建造，为当地的交通带来便利。^【3】而自三峡大坝建成蓄水以来，库区诱发微震数量以及烈度明显增多增强，可能对库区内的桥梁产生一定影响，甚至可能对桥梁造成致命的破坏。因此，分析微震作用对连续刚构混凝土桥梁结构的影响是很有必要的。

1.2国内外连续刚构混凝土桥梁抗震研究现状

连续刚构混凝土桥梁是目前应用最广泛的桥梁形式之一，具有跨越能力强，施工方便、整体抗震性能好等优点。桥梁抗震一直是世界桥梁界重点研究的课题，对连续刚构混凝土桥梁而言，国内外都有很多学者研究其抗震性能。^【3】