考虑碰撞作用对大跨径悬索桥主引桥地震响应的影响研究

发布时间：2019-09-20 14:28

【摘要】：悬索桥因造价昂贵,造型宏伟,通常成为地标性建筑,一旦损坏将对社会和经济造成严重损失。近年来,桥梁在地震中发生碰撞破坏屡见不鲜,国内外学者对桥梁的碰撞问题的研究大多针对中小跨径的梁桥,对大跨径悬索桥的碰撞问题研究很少,并且由于地震动的差异以及结构自身特性,碰撞对结构的影响不能得出较为统一的结论。悬索桥属于长周期结构,与引桥基本周期差异很大,地震作用下会极易发生碰撞破坏,因此碰撞对主引桥的影响研究成为大跨悬索桥结构抗震设计的要点。研究悬索桥地震作用下的碰撞问题,为大跨度悬索桥的抗震设计提供更多的参考和依据具有很大的意义。本文以一座山区大跨径悬索桥为例,对结构进行非线性时程分析,采用接触单元法模拟碰撞问题,研究碰撞作用对悬索桥主引桥地震响应的影响,具体研究内容如下:(1)研究结构碰撞问题的相关理论和模拟碰撞问题方法,选取接触单元法分析本文悬索桥主引桥的碰撞问题,采用线性弹簧单元模拟桥梁的碰撞作用;(2)分析所要研究的桥梁特点,选择合理的单元类型模拟桥梁的主要构件、桩基础及其他边界条件,采用接触单元模拟碰撞问题;计算悬索桥的动力特性并对其进行反应谱分析;(3)选取合适的地震波并对结构进行非线性时程分析,分析碰撞作用对悬索桥主桥的地震响应的影响规律,包括结构碰撞力效应、主梁梁端位移响应、塔顶位移响应和塔底内力响应;主要研究碰撞参数对结构地震响应的影响以及结构双边碰撞作用对主桥地震响应的影响;(4)建立三种结构形式的引桥,通过改变相应的动力特性,研究碰撞作用对引桥地震响应的影响,包括结构碰撞力效应、引桥梁端位移响应、墩顶位移响应和墩底内力响应。
【图文】：

海湾大桥,奥克兰,落梁,引桥

台湾集集地震 1999 震区内近 20%的桥梁遭到不同程度损害汶川地震 2008川陕甘地震区内 24 条高速公路、161 条国道和省级干线、8618 条乡村公路、156 条隧道、6140 座桥梁和及多座铁路桥梁受损地震作用下，桥梁的破坏形式主要有下述几类[7,8,9]：（1）上部结构震害地震造成桥梁上部结构的主要损坏形式为：结构自身破坏、塑性位移过大和上部结构发生局部碰撞破坏。桥梁上部结构本身的破坏现象并不常见，一般只会发生在钢桥中其较明显破坏现象为局部屈曲。塑性位移包括三种形式：纵向位移、横向位移以及扭转位移。地震作用下由于相邻梁体相对位移过大，，从而导致结构发生碰撞破坏，根据梁体移位方向的不同，分为伸缩位置处的相邻梁体之间碰撞以及梁体与墩之间的碰撞。桥梁上部结构震害最为严重的形式即为落梁破坏，该破坏形式无法修复，损失严重，尤其是中断震后抢险救灾工作的通道，影响极为不利。

落梁,桥梁上部结构,梁体,桥梁

台湾集集地震 1999 震区内近 20%的桥梁遭到不同程度损害汶川地震 2008川陕甘地震区内 24 条高速公路、161 条国道和省级干线、8618 条乡村公路、156 条隧道、6140 座桥梁和及多座铁路桥梁受损地震作用下，桥梁的破坏形式主要有下述几类[7,8,9]：（1）上部结构震害地震造成桥梁上部结构的主要损坏形式为：结构自身破坏、塑性位移过大和上部结构发生局部碰撞破坏。桥梁上部结构本身的破坏现象并不常见，一般只会发生在钢桥中其较明显破坏现象为局部屈曲。塑性位移包括三种形式：纵向位移、横向位移以及扭转位移。地震作用下由于相邻梁体相对位移过大，从而导致结构发生碰撞破坏，根据梁体移位方向的不同，分为伸缩位置处的相邻梁体之间碰撞以及梁体与墩之间的碰撞。桥梁上部结构震害最为严重的形式即为落梁破坏，该破坏形式无法修复，损失严重，尤其是中断震后抢险救灾工作的通道，影响极为不利。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U441

【参考文献】