強烈地震下高墩曲線橋的碰撞效應研究.pdf

1、在強烈地震作用下,若伸縮縫兩側(cè)的上部結(jié)構發(fā)生碰撞,除了會導致局部梁體間的碰撞損傷以外,巨大的碰撞力還可能導致支座破壞,縫兩側(cè)過大的相對位移會造成破壞性極強的落梁震害,嚴重影響整個橋梁結(jié)構體系的抗震能力。
　　目前,國內(nèi)外對于橋梁伸縮縫碰撞研究還較少,尤其對于高墩曲線梁橋,自重會對橋墩產(chǎn)生橫向彎矩,更易出現(xiàn)碰撞問題,且碰撞方向具有不確定性,碰撞行為更為復雜。所以,值得深入研究臨梁縫間發(fā)生碰撞的作用機理,影響因素及其對整個橋梁體系抗震

2、性能的影響。
　　本文通過震害調(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、碰撞試驗研究進展、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力模型的建立及需注意的一些問題,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置等對結(jié)構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)構的自振頻率增大

3、;橋梁動力性能與橋墩剛度密切相關,橋墩剛度增大,橋梁基本周期變小,地震反應增大;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),但隨之振型頻率會增大,地震作用增大,反而不利于橋梁抗震,所以系梁的設置要同時考慮側(cè)向穩(wěn)定和整體抗震兩個方面,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。采用時程分析法,研究強烈地震下,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。對考慮與不考慮碰撞效應時高墩曲線橋的地震

4、響應(如梁體位移、墩頂位移,墩底剪力和彎矩等)進行對比分析,討論碰撞對整個結(jié)構產(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)對碰撞響應的影響規(guī)律進行分析;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,因此,橋墩很可能因為碰撞的作用而導致發(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,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