基于Pushover的连拱桥抗震性能分析

发布时间：2020-05-03 15:37

【摘要】：桥梁作为交通运输中的枢纽工程,保障桥梁在遭遇地震作用后的安全性能十分必要。我国在地震区建有许多石拱桥,其中不少以连拱形式存在,多孔拱桥特别是对于其中桥墩比较柔的,由于存在连拱作用,与单孔拱桥相比震害更为严重。随着基于性能抗震设计思想的流行,如果能将其代表性方法Pushover这种简明可靠的抗震性能评估方法应用到这种传统桥型中,对于这类桥梁的保护和发展都极为有利。本文以某五跨连拱桥为例,研究Pushover分析方法在多孔拱桥中的适用性。先对桥梁的自振特性进行分析供后面振型选择参考,根据桥址场地条件选取三条适用本桥的地震波进行时程分析。Pushover分析时选择质量中心为位移控制节点。选用固定型加载方式中的均布和倒三角模式,以及等效基本振型的自适应型模式分别对结构横桥向和纵桥向进行加载得到能力谱曲线,并与三条地震波转换的需求谱结合,应用ATC-40能力谱法、Chopra的改进能力谱法及简化能力谱法求得结构的地震响应,并采用能考虑高阶振型影响的模态Pushover方法对本桥抗震性能进行分析,将计算结果与时程分析对比,找出适合本桥型的侧向荷载加载方式和能力谱方法,最后将能力谱曲线与我国规范反应谱转换得到的需求谱相结合,评估桥梁在各级地震作用下的损伤情况。分析得出连拱桥振型参与质量分布比较离散,横桥向基本振型不起控制作用,纵桥向基本振型起控制作用。横桥向刚度较大,在规定的设防水准下基本处于弹性阶段,本桥最不利地震荷载组合应以纵桥向地震作用为主。对横桥向进行Pushover分析时宜采用倒三角加载模式,结果较计算更为复杂的自适应型模式要精确。对于纵桥向,采用自适应型模式加载结合Chopra的改进能力谱法求解能够准确评估桥梁的地震响应。模态Pushover方法计算结果精度较高,对于受高阶振型影响比较大的连拱桥,模态Pushover分析可以更加准确地评估结构的地震响应。桥梁在要求的7度抗震设防烈度下能保持较好的工作性能,基于性能的抗震评估方法能够准确细致地评估结构在不同设防烈度下的性能状态,因而工程应用前景广阔。
【图文】：

水平设计加速度反应谱

全桥结构立面图
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U442.55

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本文编号：2647746