强震下刚构桥梁端碰撞效应及其抑制措施研究

发布时间：2020-05-03 19:12

【摘要】：随着我国高铁事业的蓬勃发展,对于高铁桥梁的建设力度也不断的加大。而我国处于地震多发地带,对于高铁桥梁的抗震性能一直是研究的重点内容。本文以连续刚构桥上部结构的碰撞效应为研究目标,系统地分析了高铁连续刚构桥的抗震性能以及对桥梁碰撞效应的影响因素,研究了考虑梁轨相互作用及安装减隔震装置后对桥梁碰撞效应的抑制效果。主要内容如下:(1)建立考虑梁轨相互作用的高铁连续刚构桥模型,并对考虑或不考虑梁轨相互作用的刚构桥模型进行了非线性地震反应分析。探究考虑或不考虑梁轨相互作用对结构动力特性和地震反应性能的影响,阐明了考虑梁轨相互作用后仍需分析碰撞效应对桥梁结构抗震性能的必要性。(2)建立考虑碰撞效应的高铁连续刚构桥模型,研究在不同峰值加速度和PGA/PGV值的地震波作用下,对结构碰撞效应和动力响应的影响。揭示了碰撞效应会显著增大碰撞部位的轴力,梁轨相互作用可减小强震作用下的结构在碰撞效应,随地震动强度增大和PGA/PGV 比值减小会增大结构的碰撞效应和动力响应。(3)研究碰撞单元的刚度和恢复系数、刚构桥联间初始间隙和梁轨线路纵向阻力等参数对桥梁结构碰撞效应和地震反应的影响。阐明了增加碰撞单元的刚度和恢复系数值可增大上部结构的碰撞效应,但对下部结构的动力响应影响不大;存在联间初始间隙的中间值使得显著增大结构碰撞力和下部结构内力响应的峰值;增加线路纵向阻力会减小桥梁的碰撞效应和动力响应。(4)针对高铁连续刚构桥考虑碰撞效应的模型,研究粘滞阻尼器及速度锁定器两种减震装置对桥梁碰撞效应的抑制效果。探讨了两种减震装置参数变化对结构碰撞和动力响应的影响,并基于主梁联间不发生碰撞,考虑装置的最大出力、联间相对位移和桥墩内力响应等因素,确定出两种减震装置的最佳参数。
【图文】：

逦北京交通大学硕士学位论文逦逡逑倒塌的丨８座桥梁中有三座与主梁间发生碰撞效应相关％邋１９８９年美国Ｌｏｍａ邋Ｐｒｉｅｔａ逡逑地震中曾出现相邻跨上部结构和相邻桥梁结构因碰撞效应而发生震害，例如旧金逡逑山一奥克兰海湾大桥就是由于设计低估了相邻桥墩间的相对位移，致使连接螺栓逡逑剪断，从而发生落梁现象｜６｜；邋１９９４年美国北岭地震中桥梁的上部结构与桥台间曾逡逑出现桥台与主梁的碰撞间发生碰撞效应，其中最为典型的碰撞震害就是发生于州逡逑际５号公路／１４号国道互通立交桥，该立交桥由于结构间发生碰撞效应出现梁端开逡逑裂，混凝土压碎，伸缩缝挤压破坏等现象２００８年汶川地震中，由于相邻跨上逡逑部结构梁体碰撞，梁体与桥台碰撞以及相邻桥梁碰撞而造成的上部结构出现破坏逡逑的现象时有发生，图１－１展现了邋５邋？邋１２汶川地震中发生的上部结构碰撞簏害１２８１。逡逑

连续刚构桥在地震作用下的碰撞效应是由于相邻结构在地震作用下的相对位逡逑移值大于初始设定的间隙值而导致其发生的。为研究碰撞效应，，需要先研究桥梁逡逑在强震作用下的地震反应。本章以某典型高速铁路连续刚构桥为对象，研宄连续逡逑刚构桥相邻结构在强震作用下的响应水平，进一步探宄考虑梁轨相互作用时对桥逡逑梁结构地震反应的影响。逡逑２．１典型高铁连续刚构桥的结构参数及其分析模型逡逑随着我国高铁事业的快速发展，桥梁在高铁线路上占有较大比例；在跨越沟逡逑谷和河道时，连续梁桥和连续刚构桥为常用桥型，因而选用典型连续刚构桥作为逡逑分析对象来研宄其在强震作用下的地震反应、碰撞行为和抑制碰撞的措施将具有逡逑重要的工程意义。以某高铁线路上两联连续刚构桥为研宄对象，其跨径为５Ｘ７０ｍ，逡逑其立面图如图２－１所示。现在该大跨度刚构桥从左往右的桥墩编号为１＃、２＃、３＃、逡逑４＃、５＃和６＃，其中４＃墩上侧设有宽度为１５ｃｍ的伸缩缝。本节拟对该连续刚构桥逡逑的有限元模型分为上部结构、桥墩和桩基础３个部分分别模拟。逡逑
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U448.23

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本文编号：2647984