考慮土體和周期性高架橋結構共同作用的聲子晶體模型

《考慮土體和周期性高架橋結構共同作用的聲子晶體模型》是依託江蘇大學，由陸建飛擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：考慮土體和周期性高架橋結構共同作用的聲子晶體模型
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陸建飛
• 依託單位：江蘇大學

項目摘要

對周期性高架橋結構自身力學特性的了解是對其進行抗震設計的基礎。為了對此類結構的抗震設計提供理論指導，本課題把半空間土體和周期性高架橋結構的耦合體系定義為一種聲子晶體結構，即半空間－樁－梁聲子晶體結構。基於上述概念，根據邊界元方法、傳遞矩陣方法及布洛赫定理，本課題擬建立均質及層狀半空間上高架橋結構的能帶計算模型；基於超原胞思想，利用邊界元及傳遞矩陣方法，本課題將建立上述結構的缺陷態計算模型；基於樁基礎計算的積分方程方法及傳遞矩陣方法，我們還將建立上述周期性結構的振動局域化模型。利用所建立的上述模型，我們將對此類結構的能帶特性、缺陷態特性及各類失諧所引起的振動局域化進行研究。此外，為了對本課題的能帶及缺陷態計算模型進行驗證，我們還將進行相關的試驗研究。本課題所提出的概念和模型，對理解周期性高架橋結構的力學特性，對此類結構的抗震設計具有重要意義，對擴展聲子晶體理論的研究和套用範圍也具有重要意義。

結題摘要

周期性高架橋結構是一種非常重要的結構形式。為了對此類結構進行系統的動力分析，本課題把周期性高架橋結構定義為一種聲子晶體結構,並把聲子晶體結構的相關理論套用於其動力分析。為了建立剛性支撐周期性高架橋結構的能帶計算模型，本課題首先建立了高架橋上部結構的力學模型。根據所建立上部結構的力學模型，利用傳遞矩陣方法和布洛赫定理，建立了剛性支撐周期性高架橋結構的能帶計算模型，及在地震波和移動載荷作用下高架橋的動力回響計算模型。根據邊界元方法建立了樁-半空間地基共同作用的計算模型。利用該模型，並根據上部結構和樁基礎的耦合條件，傳遞矩陣方法及布洛赫定理，建立了均質及上覆流體層半空間地基上高架橋結構的能帶計算模型，及地震波作用下高架橋結構動力回響的計算模型。基於上述上部結構和樁基礎的計算模型，利用超元胞方法，本課題還建立了帶缺陷跨高架橋結構的能帶計算模型，以及缺陷高架橋在地震波作用下的動力回響計算模型，並分析了其動力回響和其缺陷態的關係。利用上述上部結構和樁基礎計算模型，本課題還研究了失諧周期性高架橋結構的振動局域化問題，基於Wolf算法，計算了失諧周期性高架橋結構的Lyapunov指數。此外，基於本文所建立的波數域內半空間土和樁基礎的計算模型，本課題還對排樁隔振進行了數值模擬；為了提高排樁的隔振效果，本課題還提出了一種新型的排樁隔振結構，即聯結式排樁隔振結構。本課題的研究，為周期性高架橋的各類動力設計提供了重要的理論基礎，為提高排樁隔振的效果提供了有效的新途徑，為各類周期性結構和土體共同作用的計算提供了有效的計算模型。