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一致激励下大跨度连续钢桁架柔性拱桥空间地震响应分析
概述
该论文旨在探讨一致激励下大跨度连续钢桁架柔性拱桥的空间地震响应分析。在城市化快速发展和城市交通网络日益发达的背景下，长跨度钢结构桥梁在城市交通建设中的应用越来越广泛。地震是一种不可预测的自然灾害，对长跨度钢结构桥梁的安全性和可靠性提出了严峻的挑战。因此，研究钢结构桥梁在地震作用下的响应特性及其影响因素，对于增强桥梁抗震能力和保障城市交通安全至关重要。
本文将首先介绍大跨度连续钢桁架柔性拱桥的结构特点和地震效应，其次建立三维有限元模型，利用OpenSees软件进行空间地震响应分析，并分析了某一典型地震作用下结构的响应特点。最后，基于分析结果，提出了增强大跨度连续钢桁架柔性拱桥抗震设计的建议。
建模和分析方法
建模
本文采用有限元方法对大跨度连续钢桁架柔性拱桥进行空间地震响应分析。先建立了桥梁的三维几何模型，并将其离散化为有限单元。在建立有限元模型过程中，将桥梁结构分为钢桁架和柔性拱两部分，其中柔性拱部分采用杆件元素，钢桁架部分采用梁单元。模型参数如下表所示：
|参数|数值|
|---|---|
|桥梁总长（m）|300|
|桥梁总宽（m）|30|
|桥梁总高（m）|40|
|跨径（m）|50|
|宽度（m）|30|
|高度（m）|4|
|钢桁架柱形截面|H1200x500x20x30|
|钢桁架梁形截面|H1000x400x20x30|
分析方法
采用OpenSees软件进行空间地震响应分析，其中地震作用采用某典型地震波记录，并进行时间历程分析，计算地震作用下结构的受力和变形。
结果分析
柔性拱和钢桁架之间的相互作用和钢桁架和桥面板之间的约束效应对结构的响应特性具有显著的影响。在某典型地震波作用下，结构的最大位移约为0.69m，最大加速度达到0.32g，在钢桁架柱和拱肋连接处应变最大，达到1000με，但远远小于屈服应变。
加强建议
据分析，提出了以下加强结构抗震性能的建议：
1.加强柔性拱和钢桁架之间的相互作用，增强钢桁架和桥面板之间的约束效应，提高结构整体的稳定性。
2.加大柔性拱的截面尺寸，增强其承载能力，减小柔性拱和钢桁架之间的相互作用，提高结构整体的抗震能力。
3.在钢桁架柱和拱肋连接处加强连接节点设计，并加大截面尺寸，提高局部承载能力。
4.通过改变桥梁结构的材料、截面尺寸和截面形状等参数，最大限度地提高结构的抗震性能。
结论
本文通过建立三维有限元模型，采用OpenSees软件进行空间地震响应分析，分析了一致激励下大跨度连续钢桁架柔性拱桥的响应特点。结果表明，柔性拱和钢桁架之间的相互作用和钢桁架和桥面板之间的约束效应对结构的响应特性具有显著的影响。加强柔性拱和钢桁架之间的相互作用，增强钢桁架和桥面板之间的约束效应，加强连接节点设计，改变截面尺寸和截面形状等，可以有效提高桥梁的抗震性能，为提高公共交通系统安全性做出重要贡献。