強(qiáng)烈地震下高墩曲線橋的碰撞效應(yīng)研究.pdf

1、在強(qiáng)烈地震作用下,若伸縮縫兩側(cè)的上部結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞,除了會(huì)導(dǎo)致局部梁體間的碰撞損傷以外,巨大的碰撞力還可能導(dǎo)致支座破壞,縫兩側(cè)過(guò)大的相對(duì)位移會(huì)造成破壞性極強(qiáng)的落梁震害,嚴(yán)重影響整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)體系的抗震能力。
　　目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)于橋梁伸縮縫碰撞研究還較少,尤其對(duì)于高墩曲線梁橋,自重會(huì)對(duì)橋墩產(chǎn)生橫向彎矩,更易出現(xiàn)碰撞問(wèn)題,且碰撞方向具有不確定性,碰撞行為更為復(fù)雜。所以,值得深入研究臨梁縫間發(fā)生碰撞的作用機(jī)理,影響因素及其對(duì)整個(gè)橋梁體系抗震

2、性能的影響。
　　本文通過(guò)震害調(diào)研和理論分析,探討了高墩曲線橋的碰撞損傷現(xiàn)象和破壞特性、碰撞試驗(yàn)研究進(jìn)展、模擬碰撞的方法、避免或減輕碰撞危害以及提高抗震性能的措施等。
　　討論了高墩曲線橋動(dòng)力模型的建立及需注意的一些問(wèn)題,包括支座的模擬,伸縮縫處碰撞單元及其非線性性質(zhì)的模擬,地震波的選取和輸入最不利方向等。研究了不同墩高、不同曲率半徑以及高墩中系梁的設(shè)置等對(duì)結(jié)構(gòu)自振特性的影響及規(guī)律。發(fā)現(xiàn)隨著曲率半徑的減小,結(jié)構(gòu)的自振頻率增大

3、;橋梁動(dòng)力性能與橋墩剛度密切相關(guān),橋墩剛度增大,橋梁基本周期變小,地震反應(yīng)增大;高墩橋橫橋向的穩(wěn)定性較差,為保證墩的穩(wěn)定性,常增加系梁數(shù),但隨之振型頻率會(huì)增大,地震作用增大,反而不利于橋梁抗震,所以系梁的設(shè)置要同時(shí)考慮側(cè)向穩(wěn)定和整體抗震兩個(gè)方面,協(xié)調(diào)優(yōu)化。
　　建立了高墩曲線橋兩聯(lián)間的碰撞分析模型。采用時(shí)程分析法,研究強(qiáng)烈地震下,伸縮縫兩側(cè)的臨聯(lián)主梁之間因碰撞而引起的內(nèi)力、位移及其變化規(guī)律。對(duì)考慮與不考慮碰撞效應(yīng)時(shí)高墩曲線橋的地震

4、響應(yīng)(如梁體位移、墩頂位移,墩底剪力和彎矩等)進(jìn)行對(duì)比分析,討論碰撞對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的作用。就墩高、曲率半徑、伸縮縫間隙和臨梁周期比等參數(shù)對(duì)碰撞響應(yīng)的影響規(guī)律進(jìn)行分析;討論了產(chǎn)生碰撞的最不利情況。
　　研究發(fā)現(xiàn),在臨聯(lián)的碰撞作用下,墩底的剪力值稍有減小,而彎矩值則呈增大趨勢(shì),因此,橋墩很可能因?yàn)榕鲎驳淖饔枚鴮?dǎo)致發(fā)生彎曲破壞;隨著墩高的增加,碰撞力及碰撞次數(shù)均有所增大,但同時(shí),高墩又偏柔性,較有利于延性抗震;曲線橋的曲率半徑越小,碰撞