地震作用下独柱墩曲线梁桥抗倾覆稳定性影响分析

发布时间：2020-10-24 22:08

　　 独柱墩曲线梁桥由于弯扭耦合作用的存在以及桥梁支承条件相对简单,在汽车偏载作用下易发生倾覆问题,我国属于多地震国家,桥梁受到地震作用时结构的受力状态会发生改变,在地震作用下,结构由于振动将产生极大的横向破坏力或竖向破坏力,桥梁的抗倾覆稳定性将受到很大程度的影响。本文对独柱墩曲线梁桥的抗倾覆稳定性的影响因素、曲线梁桥倾覆破坏形式、地震作用对梁桥的横向稳定性的影响以及地震作用下桥梁抗倾覆稳定性系数的计算方法等问题进行了研究,本文的主要工作和结论如下:(1)在总结桥梁抗倾覆稳定性理论的基础上,探究了曲线梁桥的倾覆发生极限状态,描述了独柱墩曲线梁桥在受到车辆偏载下的倾覆过程,并给出了曲线梁桥的不同倾覆破坏形式。(2)考虑到不同影响因素,研究了静力下的抗倾覆问题。结果表明:随着汽车荷载的增加,联端内侧支座出现脱空,失去支撑作用,结构进入倾覆阶段,桥梁的抗倾覆稳定系数也随着汽车荷载的增加而减小;增加支座预偏心可以有效提高独柱墩曲线梁桥横向稳定性;随着曲线梁桥半径的增大,桥梁的抗倾覆稳定系数先减小后增大。(3)针对曲线梁桥这种不规则结构,在考虑地震作用时桥梁上部结构发生平动以及转动的情况下,推导出了地震作用时独柱墩曲线梁桥和直线梁桥的抗倾覆稳定系数的计算公式。通过桥梁结构的响应分析,确定桥梁的最不利输入方向,对地震动进行最不利方向输入,通过分析支座的支反力及其变形特点,研究了地震作用和车辆偏载的不同组合工况下桥梁的抗倾覆稳定性。(4)通过理论推导公式,对地震作用和汽车荷载的不同组合工况下桥梁抗倾覆稳定性进行了验算,并验证了推导公式的可行性及合理性。结果表明:地震作用下桥梁箱型主梁横纵向水平位移相对较大,而转动角度很小,可以忽略转动对桥梁稳定系数产生的不利影响;地震作用下抗倾覆力矩减小,倾覆力矩增大,桥梁的稳定性减弱。(5)建立了多种参数下的独柱墩曲线梁桥模型,从桥梁的曲率半径、桥面宽度、支座布置间距以及墩高等因素进行考虑,根据所推公式,对曲线梁抗倾覆稳定性进行敏感性分析,对比静力分析结果,讨论了地震作用对曲线梁桥抗倾覆稳定性的影响程度及其变化规律。结果表明:稳定系数最小时所对应的内力小于结构内力的最大值,稳定性破坏会先于强度破坏出现;地震作用不改变各因素对稳定性影响的变化规律,稳定系数与静力下的敏感性相一致。
【学位单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U441
【部分图文】：

滨阳明滩大桥主线引道段发生倾覆破坏，4 辆重型货车侧翻桥下，事故是由于满载的重型货车靠近匝道桥外侧边缘行驶，产生极大的倾覆荷载，发生倾覆事故的梁段为钢混叠合梁，自重较轻，抗倾覆力矩较小，主梁内侧支座在偏压下发生脱空，梁体发生侧滑，最终导致主梁整体倾覆。2015 年赣粤高速路某匝道桥发生断裂并垮塌，4 辆重型货车发生坠落，货车的偏心行驶，使得桥梁主梁发生转动，出现支座挤出及箱梁滑移现象，随后主梁压向桥墩，导致桥梁墩柱发生破坏，从而引起主梁整体失稳倾覆。（a）津晋高速公路匝道桥 (b) 浙江上虞春晖桥

（a）主梁发生横向移位 （b）桥梁发生落梁震害图 1-3 桥梁上部结构的震害（2）桥梁支座的震害支座在地震中发生破坏会导致结构的传力路径和受力状态发生变化，甚至出现传力中断现象，桥梁受力体系破坏将加大地震对其他构件的破坏，严重的则会导致落梁的出现。在地震作用下支座受到上部结构的挤压易发生位移破坏以及支座脱空现象的出现，相对于直线桥来说，曲线桥的外侧支座压力有变大的倾向，而其内侧支座压力存在变小趋势，在地震作用下，内外侧受力不协调的现象将得到一定程度的放大，对结构稳定更为不利。

（a）主梁发生横向移位 （b）桥梁发生落梁震害图 1-3 桥梁上部结构的震害（2）桥梁支座的震害支座在地震中发生破坏会导致结构的传力路径和受力状态发生变化，甚至出现传力中断现象，桥梁受力体系破坏将加大地震对其他构件的破坏，严重的则会导致落梁的出现。在地震作用下支座受到上部结构的挤压易发生位移破坏以及支座脱空现象的出现，相对于直线桥来说，曲线桥的外侧支座压力有变大的倾向，而其内侧支座压力存在变小趋势，在地震作用下，内外侧受力不协调的现象将得到一定程度的放大，对结构稳定更为不利。
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本文编号：2855036