高墩大跨混凝土剛構(gòu)橋抗震性能研究.pdf

1、大跨混凝土剛構(gòu)橋具有輕巧美觀、跨越能力強(qiáng)、施工方便等諸多優(yōu)點(diǎn),近年來在國內(nèi)外廣泛應(yīng)用。但由于動(dòng)力分析困難且缺少現(xiàn)場震害經(jīng)驗(yàn),使得工程人員對該類型橋梁的抗震能力了解不足。本文以云南牛欄江大橋?yàn)槔?通過擬動(dòng)力試驗(yàn)、原橋現(xiàn)場模態(tài)測試及數(shù)值模擬等綜合手段,對該類型橋梁的抗震性能、極限抗震能力進(jìn)行了研究。具體工作如下:
　　 第一對汶川地震震區(qū)內(nèi)的多座橋梁進(jìn)行現(xiàn)場科學(xué)考察。結(jié)果展示:在橋梁各構(gòu)件中,在地震動(dòng)作用下最容易破壞的是支座系統(tǒng),其

2、次是墩臺(tái)和基礎(chǔ),最不易破壞的是上部結(jié)構(gòu)。造型新穎結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的橋梁抗震能力較差；
　　 第二,為獲得該橋的基本模態(tài)參數(shù),對牛欄江大橋使用脈動(dòng)方法進(jìn)行了的現(xiàn)場模態(tài)測試。經(jīng)分析該橋橫橋向振動(dòng)的一階頻率為體系的基頻,因此選定該方向作為擬動(dòng)力實(shí)驗(yàn)的加載方向。測試結(jié)果中橫向一階頻率與二階頻率比接近彈性勻直桿的前兩階頻率比,所以該型橋梁的橫向頻率可以按照彈性勻直桿進(jìn)行近似計(jì)算；
　　 第三,使用有限元軟件對牛欄江大橋進(jìn)行了模態(tài)分析,

3、結(jié)果表明在不考慮土結(jié)相互作用的情況下對該類型橋梁進(jìn)行模態(tài)分析能比較好的獲得結(jié)構(gòu)的大部分模態(tài)參數(shù)；
　　 第四,針對擬動(dòng)力試驗(yàn)只能應(yīng)用于集中質(zhì)量體系這一問題,以實(shí)測結(jié)果為基礎(chǔ),對該橋進(jìn)行了集中質(zhì)量簡化。依據(jù)振型分解法計(jì)算了第一、二階振型對墩頂位移、墩底彎矩和剪力的貢獻(xiàn)。得出如下結(jié)論:高階振型對墩頂位移貢獻(xiàn)很小,對墩底彎矩貢獻(xiàn)次之,對墩底剪力貢獻(xiàn)最大。所以要根據(jù)研究的對象不同進(jìn)行自由度數(shù)的選擇；
　　 第五,根據(jù)相似理論,設(shè)

4、計(jì)了牛欄江大橋1:12的縮尺模型。通過對實(shí)驗(yàn)體建設(shè)中使用的三種材料的回彈值和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)方法確定的材料標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度的對比,驗(yàn)證了規(guī)范中規(guī)定的使用回彈法推定既有結(jié)構(gòu)材料力學(xué)性能方法的可靠性；
　　 第六,通過對該橋?qū)嵤﹩巫杂啥葦M動(dòng)力試驗(yàn),試驗(yàn)證明:在加速度峰值為1.0g的El Centro地震動(dòng)作用下,橋墩墩底出現(xiàn)非線性。墩身一側(cè)混凝土由于受拉引起水平環(huán)狀裂縫,屬于彎曲破壞模式。結(jié)果表明該類型橋梁有很強(qiáng)的抗震能力,且抗震薄弱環(huán)節(jié)在墩底