地震作用下多联隔震梁桥邻梁碰撞效应及缓冲措施研究

发布时间：2020-03-13 00:12

【摘要】：针对高烈度地区某多联隔震梁式桥跨结构,建立多联隔震梁桥邻梁碰撞的数值模型,采用非线性时程分析方法模拟地震动反应,接触单元法模拟伸缩缝处邻梁的碰撞效应。对比不考虑碰撞、考虑单边碰撞(左碰撞、右碰撞)和双边碰撞几种工况下桥梁结构的地震反应,初步研究了伸缩缝处相邻梁体的碰撞对桥梁结构地震反应的影响。用普通支座代替隔震支座,研究了隔震支座对多联梁桥邻梁碰撞的影响。另外,分析不同的碰撞单元参数:初始间隙、碰撞刚度、碰撞阻尼对邻梁间的碰撞效应的影响,同时探讨了左、右伸缩缝处碰撞效应的相互作用。最后,在邻梁之间设置缓冲措施,包括橡胶缓冲垫、限位装置和减震装置,比较不同缓冲装置的效果,优化结构的抗震性能。研究结果表明:1.地震作用下,由于采用了隔震橡胶支座和摩擦摆式支座,主梁的位移和邻梁间的相对位移都非常大,导致邻梁间的多次碰撞且碰撞力非常大。碰撞可以显著减小邻梁间的相对位移。与双边碰撞相比,单边碰撞对桥梁更不利。伸缩缝处的碰撞对多联隔震梁桥下部桥墩结构未造成不利,说明隔震支座能对邻梁的碰撞作用起到很好的隔离。2.隔震支座不会增大邻梁间的最大碰撞力,但会显著增大碰撞次数。不采用隔震支座时,邻梁碰撞效应会传递到桥墩,桥梁结构各联表现出较高的独立性和整体性,以伸缩缝分开;而采用隔震支座后,桥梁各联的整体性变弱,上部结构和下部结构具有较强的独立性。3.对于初始间隙,增大某一伸缩缝处邻梁初始间隙能有效减少该处的碰撞次数,但可能增大邻近伸缩缝处的碰撞次数和最大碰撞力,会增大两主梁的相对位移。对于碰撞刚度,增大某一伸缩缝处碰撞刚度不会改变碰撞次数,但会明显增大碰撞力,不影响邻近伸缩缝处的碰撞次数和最大碰撞力。对于碰撞阻尼,碰撞阻尼是碰撞次数和主梁位移的不敏感因素。当阻尼比较小时,碰撞阻尼对最大碰撞力和主梁相对位移的影响不明显;当阻尼比较大时,最大碰撞力和主梁相对位移随碰撞阻尼呈单调增大趋势。4.安橡胶垫增加了碰撞的次数,但显著减小了碰撞力,有效地缓冲了碰撞作用,不能显著减小主梁的位移和相对位移。安装缓冲橡胶垫时,应该采用较大的预留间隙和较大的橡胶垫刚度的组合。另外,可以采用较小的预留间隙和较小的橡胶垫刚度,虽然增加了碰撞次数,但也能显著减小最大碰撞力。安装限位器增大了碰撞的次数,但未改变最大碰撞力。限位器不能明显减小主梁的位移,但能显著减小邻梁的相对位移。安装减震装置增加了碰撞的次数,但能显著减小最大碰撞力,且减小的幅度比安装橡胶垫大的多;能显著减小主梁的位移,比限位装置更显著地减小了两伸缩缝处的相对位移。另外,安装减震装置大幅减小第一联桥墩的地震反应。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U442.55

【参考文献】