斜交桥拓宽后的抗震性能分析

发布时间：2020-06-23 04:12

【摘要】：交通运输量的增长使我国上世纪末修建的高速公路运输适应年限明显缩短,高速公路改扩建需求逐年增长。桥梁拓宽是高速公路改扩建的控制工程,保障拓宽桥梁后具有规定的使用功能和使用年限是工程实施的必然要求。高速公路中大量出现的斜交桥梁,拓宽后新旧结构在动力作用下相互作用机理复杂,选择合理的拓宽方式,保证斜交桥拓宽后抗震性能达到设防要求,具有重要的工程实用价值。本文以黎长高速山西省境内某一四跨斜交预应力混凝土连续梁桥为例,对斜交桥拓宽前后的抗震性能展开分析。针对该桥及三种拓宽方案拓宽后的桥梁,使用大型通用有限元软件ANSYS建立了四种有限元模型,使用XTACT软件计算桥墩自重作用下潜在塑性铰位置的截面特性参数后,通过变形关系转换后输入到组合的桥墩集中塑性铰模型中。在考虑桩—土作用下,选取调幅后的El Centro南—北和东—西向地震波,使用一致激励的输入模式,对四种模型进行了两种工况的弹塑性地震响应分析,讨论了两种工况各级地震峰值加速度下桥墩塑性铰的出现位置、出现时间、出现数量和破坏数量,对比了四种模型两种工况各级地震峰值加速度下的主梁最大位移、盖梁最大位移、主梁和盖梁最大相对位移、墩顶最大位移。结果表明:预定的三种拓宽方案,桥墩破坏程度都满足8级抗震设防要求;工况一是桥墩弹塑性能力的更不利工况,原桥模型在0.4g峰值加速度的地震波下才破坏,而除工况二0.4g峰值加速度的原桥模型和全连模型(主梁刚性连接、盖梁连接)外,其他模型在0.3g峰值加速度下均发生了桥墩塑性铰破坏;三种拓宽模型在各级峰值加速度下的主梁最大位移、盖梁最大位移、主梁和盖梁最大相对位移、墩顶最大位移基本上都小于原桥模型的相应位移,全连模型的四项位移指标在四种模型中最小,上连模型(主梁刚性连接、盖梁不连接)与其相差不大;从地震作用下桥墩弹塑性变形能力和上述四项位移指标对比结果得出结论:全连模型抗震性能最好,上连模型与之相差不大,铰接模型最弱。建议选择主梁刚性连接的拓宽方式,而下部新旧盖梁可连接也可不连接,同时应增加桩底系梁,增大新墩纵筋和箍筋配筋率以提高桥墩延性能力。本文的研究成果,可为同类桥梁拓宽工程提供参考依据。
【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
【图文】：

桥墩钢筋布置图(cm)

原桥模型桥墩编号示意

【参考文献】

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本文编号：2726780