非支撑横梁体系钢板组合梁桥地震响应规律及抗震性能研究

发布时间：2020-06-18 10:25

【摘要】：近年来,钢板组合梁在我国公路桥梁上开始大规模应用,但国内外相关的地震响应规律和抗震性能研究很少,且震害资料鲜见,给其抗震设计带来了很大困难。本文以安徽省北沿江高速公路巢湖至芜湖段裕溪河特大桥引桥采用的新型非支撑横梁体系钢板组合梁桥为依托工程,建立了能够考虑剪力连接件的精细化抗震有限元模型,在此基础上,系统研究了近场脉冲型地震动、远场地震动、剪力钉水平剪切刚度、“抗拔不抗剪”连接形式等对于非支撑横梁体系钢板组合梁桥地震响应规律和抗震性能的影响。论文的主要研究工作和结论包括:(1)针对非支撑横梁体系钢板组合梁的结构及抗震特点,建立了能够考虑剪力连接件的精细化抗震有限元模型,可以模拟钢梁和混凝土桥面板之间的相对滑移、剪力钉的非线性等因素对于桥梁地震响应的影响。同时,明确了不同抗震建模方法的适用范围。(2)在同一地震动强度水平下,具有向前方向性效应和滑冲效应的近场脉冲型地震波所产生的地震响应要明显大于远场地震波,充分说明近场地震动的脉冲效应对于非支撑横梁体系钢板组合梁桥地震响应规律的影响显著。随着地震动强度水平的增加,这种影响会更加明显。但是,在剪力钉水平抗剪刚度较大的情况下,近场地震动的脉冲效应对于剪力钉最大水平位移的影响较小。(3)剪力钉水平抗剪刚度对不同的桥梁地震响应参数均会产生一定影响。随着水平抗剪刚度的折减,混凝土桥面板与钢梁之间出现的相对滑移以及剪力钉的非线性能够有效减小桥梁地震响应。(4)在钢板组合梁负弯矩区采用“抗拔不抗剪”连接形式后,会改变高阶振型(特别是竖向和横向振型)的出现顺序、周期和振型质量参与系数等结构动力特性参数,并会显著影响到负弯矩区剪力钉的最大水平位移和最大剪力,能够有效降低钢板组合梁在地震作用下负弯矩区混凝土开裂的破坏概率。同时,还能有效提高钢主梁腹板的局部稳定性。但“抗拔不抗剪”连接形式对于桥墩、支座、桩基础等易损构件的地震响应影响甚微。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U442.55
【图文】：

巢湖,安徽省,特大桥,高速公路

第一章绪论第一章绪论1.1 工程概况安徽省北沿江高速公路是安徽省“四纵八横”高速公路网中的“横六”，项目起点顺接北沿江高速公路马鞍山至巢湖段终点，设置巢湖枢纽互通立交连接合巢芜高速公路；终点在塔桥设T型枢纽互通立交连接规划的铜陵长江公铁大桥公路接线。本项目是长江北岸的重要交通大通道，是皖江地区整体开发开放的重要组成部分。对皖江城市带承接产业转移示范区、促进中部崛起、实施安徽省东向发展战略、构筑和谐社会、全面建设小康社会具有重要意义和作用。其中，北沿江高速公路巢湖至无为段裕溪河特大桥引桥全长 4.16km，采用双向六车道，全部设计为跨径 35m 的全宽预制桥面板、双主梁、非支撑横梁体系钢板组合梁桥。桥梁位于圩区，桥区水系发达，项目位置具体见图 1.1。

横梁,体系,组合梁,钢板

2图 1.2 非支撑横梁体系钢板组合梁的横梁体系图Fig 1.2 Transverse beam system diagram of the steel-concrete composite beam of the unsupportedtransverse beam system

【参考文献】