当前位置: > 硕士毕业论文 > 35500字硕士毕业论文基于气候变化的地基冲刷对桥梁抗震功能影响研究

35500字硕士毕业论文基于气候变化的地基冲刷对桥梁抗震功能影响研究

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:35500字
论点:影响,气候变化,冲刷
论文概述:

本文在气候变化的背景下,对未来气候变化条件下的桥梁冲刷深度做了预测分析,利用有限元软件,对某铁路大桥进行了动力性能分析,考虑了气候变化冲刷深度的改变,考虑了桩土相互作用效应,以及

论文正文:

介绍

 1.1研究背景随着近年来气候变化对交通行业的影响加剧,应对气候变化,在国家和地方有关交通运输中长期计划制定过程中,需要更多的考虑气候变化对交通运输和一些基础设施的影响。桥梁受外界环境的影响很大,尤其受到外界自然环境变化影响更不容忽视。越来越多的人注意到气候变化情况显著,但是对于气候变化对桥梁的影响所做出的分析还很少。如何将气候变化纳入桥梁长期规划是一项重要的课题。总体来说,近百年中国气温变化总的趋势与全球是一致的,并且比全球平均略高,变暖主要出现在冬季。对于我国气温变化的预估研究认为,在温室气体逐年递增的情景下,中国的大陆年平均表面气温将与全球气温变化同步升高,到21世纪末期,中国的大陆平均表面气温增幅将到达5-6°C(相对于1961-1990年),其中在东北、华中和西部地区增幅尤为明显,并且表现出明显的年际变化,与此同时日最高、最低气温都将发生明显的上升,而日较差将减小。重大工程建设从勘査、设计、施工到建成后的运行管理都离不开气候因素。重大工程面临气候异常的严重威胁,气候异常对重大工程的影响又往往是以气候灾害的形式表现出来,而我国气候灾害具有种类多、频率高、区域性和季节性强、影响范围广和损失重的特点,不同的气候灾害对重大工程的影响范围和程度均不相同。建立重大工程的气象保障体系是研究气候异常影响的有效途径,制定适应或减缓气候异常对重大工程影响的对策。既是对气候变化科学研究的深入和完善,同时也为气候科学研究的应用提供了机会,从立法、教育、宣传、服务等方面多角度地提出了管理对策。同时,针对重大工程的规划与设计、施工与建设、运营和维护等各个阶段可能遇到的气候异常影响又提出了具体的技术性对策。在IPCC给出的一系列情景模式中,未来热带气旋(台风和飓风)的强度可能更大,最大风速加大,与不断升高的热带海面温度相关的强降水增加。有关全球热带气旋数量减少的预估有较小的可信度。自1970年以来,某些地区超强风暴的比例明显增加,远远大于现有模式的同期模拟结果。而近年来的极端天气,台风、飓风也给人们带来了巨大的影响。2004年北美\"珍妮\"、\"査理\"和\"伊万\"等飓风,仅仅光路易斯安娜州死亡的人数就高达1万人,根据合理估计,经济损失更是超过一万亿美元,原胜于美国历史上的自然灾害。2009年的\"莫拉克\"台风,造成台湾七十几座桥梁毁损,断桥平均年龄约20年,施工技术及设计不足以适应气候和环境的变迁。IPCC气候变化与水表明,气候模式针对21世纪的模拟结果与在高讳度地区和部分热带地区降水增加,而在一些亚热带地区和较低的中讳度地区降水减少的预估相一致。到21世纪中叶,预估在高讳度地区和某些热带地区年平均河流径流量和可用水量将因气候变化而增加,而在中讳度区域和热带千旱地区则减少。预估降水强度和变率的增加将加大许多地区发生洪水和干旱的风险。21世纪期间,在大多数地区,强降水事件的出现频率(或强降水总降雨量的比例)将很可能增加,其后果是降雨引发的洪水风险。由于气候变化造成的极端气候现象越来越频繁,给社会造成的灾难越来越严重。如1998年大洪水,使得全国共29个省(自治区、直辖市)遭受了不同程度的洪涝灾害,据统计,倒塌房屋685万间,死亡人IS14150人,直接经济损失2551亿元。2008年6月,在距敦煌莫高窟不远处,一座公路桥由于遭受洪水冲刷,导致桥墩下陷,桥面塌陷,致使这条由敦煌市通往莫高窟的重要线路发生中断,据统计有超过600名游客被困其中。在这条连接市区和景区的唯一线路上,此公路桥在2000年就曾被洪水冲毁过,2001年又重新建成,没成想到会在6年后重蹈覆辙。2009年6月29日,黑龙江铁力大桥发生垮塌。专家组经过反复现场勘査、验算、分析、模拟试验。一致认为导致桥梁跨塌的直接原因是3号墩的基底局部被水冲刷掏空,承载力不足,基础沉降和位移。
 2气候变化情景分析及其对桥梁基础冲刷的影响
 2.1气候变化情景分析2.1.1 气候现状分析对21世纪中国区域年平均气温线性趋势的预估结果,如表2-2所示。结果表明,三种情景下中国年平均气温都呈增加趋势,且所有模式结果都通过了信度95%的显著性检验。在A2排放方案下,增温趋势为3.2°C~6.2°C/100a,平均达4.9°C/100a,在AlB下中国未来可能变暖幅度略低于A2方案,平均达4.2°C/100a,变化范围2.7~5.6°C/100a;而B1下中国未来可能变暖幅度最低,增温趋势在1.7~3.7°C/100a变化,平均为2.6°C/100a。 3桩-土相互作用对动力特性和抗震性能的影响...................293.1桩-土相互作用影响的概述...................293.2桩-土相互作用的分析方法...................303.3桩-土相互作用的简化模型...................313.4算例分析...................343.5本章小结...................434不同气候变化情景下基础冲刷变化对桥梁抗震性能影响...................454.1基础冲刷深度变化下模态分析...................454.2基础冲刷深度对桥梁地震响应的影响...................484.3考虑冲刷深度变化的桥梁抗震性能分析...................544.4本章小结...................655结论与展望...................675.1结论...................675.2展望...................68
 结论
 本文在气候变化的背景下,对未来气候变化条件下的桥梁冲刷深度做了预测分析,利用有限元软件,对某铁路大桥进行了动力性能分析,考虑了气候变化冲刷深度的改变,考虑了桩土相互作用效应,以及不同侧向力的加载模式,用反应谱法和时程分析法对桥梁地震动响应进行了对比分析。采用推倒分析法对桥梁的抗震性能进行了分析。通过以上工作,得到如下结论:1、基于IPCC报告对未来气候的预测分析,对于未来的气候变化的预测,全球气温上升,出于全球范围考虑,亚洲地区的河流径流量增加,桥梁冲刷深度也随之增加。2、结合桩土相互作用效应,通过建立独立桥墩承台底固结模型、承台底六弹簧模型、等效固结模型、分成土弹簧模型四种不同的考虑桩-土相互作用柔性效应的模型,进行分析和讨论。在引入承台底弹簧和考虑桩长质量,以及考虑桩周等代弹簧之后,考虑了地基的柔性效应,结构整体刚度下降,结构的基本周期延长了,前几阶频率降低,在地震作用下墩顶的位移有所增加;加速度由于与结构在该地震下的响应谱相关,没有出现很明显的规律。3、考虑冲刷深度变化的影响,建立4种情景下桥梁单墩模型,分析了冲刷深度对模型自振特性的影响,随着冲刷深度的增加,土弹簧以及土弹簧刚度的减小,桥梁的刚度也相应的减小,因此,整个结构的周期增大,自振频率减小。4、釆用反应谱法和时程分析法对所建立的4种模型进行地震响应分析,得到不同冲刷深度,桥梁结构的地震响应,比较各类冲刷深度对桥梁结构的影响可看.出,随着冲刷的深度不断增大,土弹簧的数量和刚度下降,基础变柔,动力相互作用对结构反应的放大作用变大,结构的动力响应响应的变强,结构的震动反应于是随之逐渐增大。5、对于4种不同情景下的模型进行推倒分析。考虑到不同侧向力的作用对结构的不同影响,分别采用均匀加速度,一阶模态水平力和模态组合水平力3中加载方式,进行推倒分析。不同的侧向力的加载模式对计算结果也会有所影响。对于复杂结构,其振型也相对复杂,考虑模态组合的加载模式会使计算分析结果更加准确。
 参考文献:[1]李克平,王元丰.气候变化对交通运输的影响及应对策略[J].节能与环保,2010, 4. IPCC气候变化2007综合报告[R].2007. IPCC气候变化2001综合报告[R].2001.[4]周峰.气候变化对建筑工程的影响研究[D].北京:北京交通大学2009.[5] IPCC技术报告:气候变化与水[R].2008.刘哲.斜交桥的冲刷计算研究[D].成都:西南交通大学2009.王元丰,韩冰.极端气候事件对桥梁安全性的影响分析[J]. 土木工程学报,2009,42 (3)76-80. Vivian Meloysund, Kim Robert Liso, Jan Siem. K ristoflFerApeland.Increased snow loadsandwind actions on existing buildings: reliability of the Norwegian building stock[J]. Journal ofStructural. 2006: 1813-1820. Peters G. DiGioia AM, Hendrickson JC, Apt J. Transimission line reliability, climate changeand extreme weather [J] .Electrical Transmission Line , 2006 : 12-25. Michael Camilleri, Roman Jaques. Nigel Lsaacs.Impacts of climate change on buildingperformance inNewZealand[J].BuildResearch&Information,2001, 29(6): 440-450.