U型桥台-背土相互作用对梁桥抗震性能的影响研究
发布时间：2021-01-22 18:34
我国地处环太平洋地震带和亚欧地震带之间,是全球大陆地区中最活跃的地震区之一。桥梁作为道路的重要组成部分,在抗震救灾过程中扮演着生命线的角色。统计显示,中小跨径连续梁桥在我国数量多、分布广,在桥梁体系中占据很大比例。重力式U型桥台是中小跨径梁桥的重要构件,在我国得到广泛使用。传统的设计将桥台当作独立的挡土结构,完全忽略了桥台-背土相互作用。然而,以往多次震害调查表明,桥台-背土相互作用会造成桥台背墙受损、台后背土塌陷和桥台地基失效等震害,由此进一步导致落梁等严重震害。为了揭示U型桥台-背土相互作用对中小跨径梁桥抗震性能的影响,本文的主要研究工作和结论包括:（1）以汶川地震中严重受损的实桥为基准,按照跨数和桥墩形式构建了一系列典型连续梁桥,同时根据重力式U型桥台的构造和受力特点,提出了四种简化分析模型,基于OpenSEES开源平台建立了三维精细化非线性分析模型,以此探讨不同分析模型对典型桥例自振周期、振型和振型参与质量三个方面动力特性的影响。研究表明:以精细模型为基准,滚轴模型只能较准确地模拟桥例第1阶周期与振型,高阶误差很大,而支座模型和弹簧模型均能精确地模拟桥例前几阶周期与振型;跨数和...
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：117 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
唐山大地
重庆交通大学硕士学位论文2的力非常大，最终导致众多梁桥接近完全破坏的状态；如图1.1(b)所示，由于桥台在地震作用下发生了明显的位移，导致落梁的发生。图1.2集集地震桥台倒塌[4]在1999年台湾省发生的集集地震中[4]，通过桥梁震害调查发现，大多数的桥梁均出现桥台背填土坍塌的现象，导致桥台受损严重，如图1.2。当桥梁结构体系受到地震惯性力时，主梁与桥台碰撞后相互挤压，造成桥台受到巨大的推力，而桥台背土比较松散，最终桥台会明显倒向路堤一侧，桥梁跨径变大进而导致落梁等次生灾害。（a）桥台背墙损坏（b）落梁震害（c）桥台基础损坏（d）桥台背墙损坏图1.3汶川地震桥梁震害[5]
重庆交通大学硕士学位论文12crFNcreedrFNtknGA（2.8）为接触面上动摩擦系数，根据Column摩擦假定，假设接触反力和滑动速度对动摩擦系数无影响，在整个滑动过程中为定值，本文根据试验结果取数值0.27[53]；N为支座竖向反力。当支座发生滑动后，其剪切刚度ek几乎为零。图2.2板式橡胶支座恢复力模型2.2.3弹簧模型如图2.1(c)所示，弹簧模型忽略了支座的力学特性，但考虑了桥台-背土相互作用，采用非线性弹簧来模拟背土的非线性行为。该模型与主梁纵向中心线刚性连接，并在每一端定义纵向、横向和竖向的非线性动力响应。对于纵向弹簧，桥台支座在纵向上设置为活动模式，但支座刚度很小，相对于桥台-背土相互作用来说，可忽略不计；同时设置了伸缩缝（图2.3(a)中的间隙单元）来满足主梁由于温度变化发生收缩伸长的现象，因此采用带初始间隙的理想弹塑性本构模拟纵向弹簧，如图2.3(a)。屈服强度laP和初始刚度lak计算式为：21cos22cos()laabutabutpspabutcpPHqHKcHK（2.9）1.7labutaiabutHkKW（2.10）式（2.9）是细则[11]推荐的被动土压力公式，其中：、c分别为背土的重度和粘聚力系数；q为背土滑裂楔体上的均布荷载；为背墙背面的竖直倾角；为背土表面的水平倾角；pspK为地震被动土压力系数；cpK为系数，其计算公式为：sin()coscoscoscpK（2.11）
【参考文献】：
期刊论文
[1]近远场地震作用下基于摩擦摆支座的高速铁路连续梁桥减隔震研究[J]. 刘正楠,陈兴冲,张永亮,刘尊稳,张熙胤. 中国铁道科学. 2019(01)
[2]强震下梁与桥台碰撞特性及防撞防落梁措施研究[J]. 宋波,马勇,张尊科,王荣. 土木工程学报. 2018(S2)
[3]地震动强度及近断层速度脉冲峰值对简支板桥地震响应影响[J]. 李碧雄,廖桥,曾小灵,陈斌. 工程科学与技术. 2018(06)
[4]近场地震下采用板式橡胶支座的简支梁桥横向位移控制[J]. 龚恋,徐略勤,李建中,姚凯. 结构工程师. 2018(02)
[5]考虑土-桥台-上部结构相互作用的曲线桥抗震性能研究[J]. 焦驰宇,鲁子明,龙佩恒,时晓鹏,侯苏伟. 振动与冲击. 2018(08)
[6]近断层高架连续梁桥地震易损性与振动台试验研究[J]. 李勇,闫维明,刘晶波,解梦飞. 工程力学. 2018(04)
[7]采用板式橡胶支座的连续斜梁桥横向抗震行为研究[J]. 姚凯,徐略勤,李建中,龚恋. 地震工程学报. 2018(02)
[8]桥台混凝土挡块对连续梁桥地震响应的影响[J]. 王翼,莫金生,李建中. 同济大学学报(自然科学版). 2017(07)
[9]桥台-填土-结构相互作用对RC连续梁桥抗震性能的影响分析[J]. 李立峰,王辉辉,吴文朋,胡思聪. 世界地震工程. 2017(02)
[10]地震作用下双薄壁高墩刚构桥桥台处的碰撞效应及减碰措施[J]. 徐略勤,魏晓龙. 地震工程学报. 2017(03)
硕士论文
[1]考虑土、上部结构和桥台相互作用的桥台地震土压力计算方法[D]. 刘坤.太原理工大学 2016
[2]高墩桥梁地震易损性分析研究[D]. 张少雄.西南交通大学 2014
[3]高墩混凝土连续刚构桥地震易损性分析[D]. 肖明洋.西南交通大学 2013
本文编号：2993713
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：117 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
唐山大地
重庆交通大学硕士学位论文2的力非常大，最终导致众多梁桥接近完全破坏的状态；如图1.1(b)所示，由于桥台在地震作用下发生了明显的位移，导致落梁的发生。图1.2集集地震桥台倒塌[4]在1999年台湾省发生的集集地震中[4]，通过桥梁震害调查发现，大多数的桥梁均出现桥台背填土坍塌的现象，导致桥台受损严重，如图1.2。当桥梁结构体系受到地震惯性力时，主梁与桥台碰撞后相互挤压，造成桥台受到巨大的推力，而桥台背土比较松散，最终桥台会明显倒向路堤一侧，桥梁跨径变大进而导致落梁等次生灾害。（a）桥台背墙损坏（b）落梁震害（c）桥台基础损坏（d）桥台背墙损坏图1.3汶川地震桥梁震害[5]
重庆交通大学硕士学位论文12crFNcreedrFNtknGA（2.8）为接触面上动摩擦系数，根据Column摩擦假定，假设接触反力和滑动速度对动摩擦系数无影响，在整个滑动过程中为定值，本文根据试验结果取数值0.27[53]；N为支座竖向反力。当支座发生滑动后，其剪切刚度ek几乎为零。图2.2板式橡胶支座恢复力模型2.2.3弹簧模型如图2.1(c)所示，弹簧模型忽略了支座的力学特性，但考虑了桥台-背土相互作用，采用非线性弹簧来模拟背土的非线性行为。该模型与主梁纵向中心线刚性连接，并在每一端定义纵向、横向和竖向的非线性动力响应。对于纵向弹簧，桥台支座在纵向上设置为活动模式，但支座刚度很小，相对于桥台-背土相互作用来说，可忽略不计；同时设置了伸缩缝（图2.3(a)中的间隙单元）来满足主梁由于温度变化发生收缩伸长的现象，因此采用带初始间隙的理想弹塑性本构模拟纵向弹簧，如图2.3(a)。屈服强度laP和初始刚度lak计算式为：21cos22cos()laabutabutpspabutcpPHqHKcHK（2.9）1.7labutaiabutHkKW（2.10）式（2.9）是细则[11]推荐的被动土压力公式，其中：、c分别为背土的重度和粘聚力系数；q为背土滑裂楔体上的均布荷载；为背墙背面的竖直倾角；为背土表面的水平倾角；pspK为地震被动土压力系数；cpK为系数，其计算公式为：sin()coscoscoscpK（2.11）
【参考文献】：
期刊论文
[1]近远场地震作用下基于摩擦摆支座的高速铁路连续梁桥减隔震研究[J]. 刘正楠,陈兴冲,张永亮,刘尊稳,张熙胤. 中国铁道科学. 2019(01)
[2]强震下梁与桥台碰撞特性及防撞防落梁措施研究[J]. 宋波,马勇,张尊科,王荣. 土木工程学报. 2018(S2)
[3]地震动强度及近断层速度脉冲峰值对简支板桥地震响应影响[J]. 李碧雄,廖桥,曾小灵,陈斌. 工程科学与技术. 2018(06)
[4]近场地震下采用板式橡胶支座的简支梁桥横向位移控制[J]. 龚恋,徐略勤,李建中,姚凯. 结构工程师. 2018(02)
[5]考虑土-桥台-上部结构相互作用的曲线桥抗震性能研究[J]. 焦驰宇,鲁子明,龙佩恒,时晓鹏,侯苏伟. 振动与冲击. 2018(08)
[6]近断层高架连续梁桥地震易损性与振动台试验研究[J]. 李勇,闫维明,刘晶波,解梦飞. 工程力学. 2018(04)
[7]采用板式橡胶支座的连续斜梁桥横向抗震行为研究[J]. 姚凯,徐略勤,李建中,龚恋. 地震工程学报. 2018(02)
[8]桥台混凝土挡块对连续梁桥地震响应的影响[J]. 王翼,莫金生,李建中. 同济大学学报(自然科学版). 2017(07)
[9]桥台-填土-结构相互作用对RC连续梁桥抗震性能的影响分析[J]. 李立峰,王辉辉,吴文朋,胡思聪. 世界地震工程. 2017(02)
[10]地震作用下双薄壁高墩刚构桥桥台处的碰撞效应及减碰措施[J]. 徐略勤,魏晓龙. 地震工程学报. 2017(03)
硕士论文
[1]考虑土、上部结构和桥台相互作用的桥台地震土压力计算方法[D]. 刘坤.太原理工大学 2016
[2]高墩桥梁地震易损性分析研究[D]. 张少雄.西南交通大学 2014
[3]高墩混凝土连续刚构桥地震易损性分析[D]. 肖明洋.西南交通大学 2013
本文编号：2993713
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