陡横坡曲线梁桥下部结构力学行为及抗震性能评估研究

发布时间：2020-07-26 14:52

【摘要】：为满足路线设计及跨越地形地物的需要,陡横坡地形条件下曲线梁桥在西部山区桥梁建设中应用较为广泛。经调研发现由于双柱式墩适应复杂地形条件能力强且施工方便、造价低等特点是西部山区广泛采用的下部结构形式。此外,针对西部山区桥梁多建设在微坡、缓坡、陡坡、极陡坡等不同形式边坡上的特点以及依托工程桥梁抗震设防目标的要求,本文主要开展了以下几个方面的工作:(1)介绍了曲线梁桥的发展现状及结构特点并系统的回顾与总结了曲线梁桥力学行为、陡横坡桥梁下部结构、桩-土相互作用、基于性能的抗震设计四个方面的发展和研究现状,对当前陡横坡桥梁研究存在的问题进行了总结。(2)考虑到由于曲率的影响,在竖向荷载作用下曲线梁桥在承受弯曲的同时将会产生相应的扭矩,扭矩反过来也会引起挠曲变形,即“弯扭耦合”效应。本文分析了影响曲线梁桥“弯扭耦合”效应的因素并对曲线梁桥梁格法建模基本假定及建模要点进行了说明,分析了不同荷载工况下曲率半径对墩顶荷载分布特性的影响。(3)分析了陡横坡桥梁下部结构桩基础承受上部结构传递来的荷载时桩土间的相互作用机理,基于ABAQUS软件确定岩土体本构模型及桩土接触关系的模拟方法,研究了陡横坡曲线梁桥下部结构在墩顶荷载组合作用下桩顶距外侧边坡距离的改变、边坡坡度的不同以及双柱式墩墩高、墩径变化对桩基承载特性及力学行为的影响。(4)以地震动峰值加速度PGA为强度指标、墩顶位移延性比为损伤指标,通过确定性的分析方法运用能力需求比法建立陡横坡地形双柱式墩的理论易损性曲线,分析双柱式墩墩高变化、横系梁设置、横坡度改变对抗震性能的影响。
【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】：U448.21
【图文】：

桥梁建设,地形条件,现状,沟壑

第一章绪论第一章绪论1.1 研究背景随着我国基础设施建设的不断完善，由首都放射线与南北纵横线组成的高速公路网以及八纵八横高铁网络的建成极大地改善了我国交通状况，我国道路桥梁建设水平的不断提高使得地形地质条件复杂、经济水平落后的西部山区得以实现四通八达交通运输网络。随着西部开发战略的进一步深化，交通运输业在经济发展中的的重要性愈加突出，交通基础设施建设要求朝着更便利、更安全、更环保兼具美观的方向发展。随着西部大开发战略的进一步深化，西部基础设施面貌、交通便利程度将迎来极大的改善。为了避免山区桥梁建设对河谷生态环境造成破坏，路线设计选择在傍山陡坡地段修建高墩大跨桥梁的方式越来越多。

震害,双柱式,抗震设计,地震工程

图 1.3 强震作用下双柱式墩典型震害基于以上抗震设计中反应出的问题，不同强度地震作用下结构应具备不同的工作性能在美国地震工程首先被提出并得到广泛认可[57]。基于可靠度理论对结构进行地震反应分析并在给定描述损伤状态指标的前提下对结构进行抗震性能评估是对基于性能的抗震设计理念的重要实践[58,59]。该抗震设计理念提出以后，国内外众多学者对此开展了大量的研究工作。Housner[60]对地震动强度指标的研究表明，由于地震动的随机性采用单一参数地震动指标不能全面描述地震动特性对结构震害损伤的影响，因为大量的地震动信息不能通过单一指标得到反映。基于此，不少学者又提出了以复合型指标或者三阶段参数指标反映地震动强度，然而 Nau 等[61]认为复合型强度指标反应地震动对结构损伤程度的影响影响规律也存在局限性，因此认为应用较广泛的地震动强度指标 PGA、PGV和 PGD 依然具有较强的适用性。叶列平、马千里等[62]基于国内外学者的研究成果，分析了地震动作用下不同地震强度指标与不同结构损伤指标的相关性，根据不同地震动强度指标的适用范围给出了基于性能的结构地震响应分析强度指标选择建议。当前，峰值

直线梁,有限元模型,纵梁

个节点在变形后仍有 3 个方向的线位移和 3 个方向的转角位移。依托工程桥梁的截面形式为单箱双室，本文将 3 个腹板划分成 3 个纵梁，截面顶板采用“中对中”的方式切开，纵梁划分形式如图 2.11 所示，这样的划分方式不会改原截面中性轴的位置。图 2.11 纵梁划分（1）全桥共划分 496 个单元，564 个节点：梁格法建模直桥与曲线梁桥有限元模如图 2.12、2.13 所示，其主梁截面划分为 3 道纵梁如图 2.11 所示，纵梁 1、纵梁 2、梁 3 单元为：1to82，82to163，163to245；（2）虚拟横向联系梁设 64 道，共 256 个单元、313 个节点。（3）支点节点号为 252to259，支点约束情况见表 2.1 所示。纵梁1 纵梁2 纵梁3虚拟边纵梁虚拟边纵梁

【参考文献】