桥梁支座及防落梁装置抗震性能研究

发布时间：2017-05-03 20:01

  本文关键词：桥梁支座及防落梁装置抗震性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：桥梁支座作为连接桥梁上部结构和下部结构的重要构件,对于力的传递发挥着重要作用。在正常使用阶段,桥梁支座将上部结构承受的荷载(车辆荷载、人群荷载、风荷载等)传递给下部基础结构;在遭遇地震时,桥梁支座能够在一定程度上减少上部惯性力向下部结构的传递,避免桥梁产生严重的结构破坏。当上下结构的相对位移大大的超过其许可位移时,防落梁装置则会形成保护桥梁的第二道防线,防止落梁的发生。它们之间的相互配合保证了桥梁使用的安全需求。桥梁支座及防落梁装置被大量的应用于现代化桥梁中。近年来国内外地震频发,由于地震而产生的桥梁破坏,乃至落梁现象十分普遍,造成了严重的经济损失和人员伤亡。如何能使桥梁支座及防落梁装置充分发挥作用,从而减小地震对桥梁整体结构的破坏就显得十分重要。本文在查阅国内外相关研究的基础上,主要研究了桥梁中应用比较多的四种支座(板式橡胶支座、高阻尼橡胶支座、滑板支座及盆式支座)的抗震性能,以试验研究和数值模拟相结合的方法分析了其力学性能。同时,本文以百花大桥为研究载体,比较有无抗震挡块及不同支座组合下桥梁的地震反应。本论文主要工作如下:(1)简要介绍各种桥梁支座及防落梁装置的结构特点,归纳整理国内外各种桥梁支座和防落梁装置的震害现象及其抗震性能的研究现状。(2)结合现有的试验条件,制定桥梁支座拟静力试验方案,研究四种支座在不同竖向荷载及频率下的水平本构关系,分析比较支座的耗能特点及同种支座单双向耗能的差异。(3)根据支座的实际尺寸建立ANSYS有限元模型,与实验室试验进行比较并拓展数值模拟范围,得到支座的单双向力-位移曲线,比较分析其耗能状况等抗震性能。(4)利用桥梁支座的试验数据及Midas Civil软件,建立整桥有限元模型进行桥梁地震反应分析,分析桥梁横向抗震挡块在地震中的作用及不同支座组合对桥梁抗震的影响。
【关键词】：桥梁支座 防落梁装置 拟静力试验 支座耗能 时程分析
【学位授予单位】：中国地震局工程力学研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U442.55;U443.36
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 桥梁支座及其分类11-14
• 1.1.1 板式橡胶支座12-13
• 1.1.2 盆式支座13
• 1.1.3 球形支座13-14
• 1.2 防落梁装置及分类14-15
• 1.3 桥梁支座及落梁震害现象15-19
• 1.3.1 支座的震害现象15-17
• 1.3.2 落梁震害17-19
• 1.4 桥梁支座及防落梁装置的抗震性能研究现状19-22
• 1.4.1 桥梁支座抗震性能研究现状19-21
• 1.4.2 防落梁装置抗震性能研究现状21-22
• 1.5 本文主要研究内容及意义22-24
• 第二章 支座及防落梁系统的相关理论24-34
• 2.1 橡胶的力学特性及超弹性理论24-27
• 2.1.1 橡胶的力学特性24-25
• 2.1.2 橡胶材料的超弹性理论及本构模型25-27
• 2.2 支座数值模拟的非线性理论及处理方式27-29
• 2.2.1 非线性理论27-28
• 2.2.2 支座非线性处理方式28-29
• 2.3 整桥模型中桥梁支座及其防落梁装置的处理29-34
• 2.3.1 多折线支座模型30
• 2.3.2 滞后系统支座模型30-31
• 2.3.3 抗震挡块设置及其理论31-34
• 第三章 桥梁支座拟静力试验研究34-58
• 3.1 试验背景和目的34
• 3.2 试验方案34-37
• 3.2.1 试验支座尺寸35
• 3.2.2 试验设备35-37
• 3.3 水平单向试验37-42
• 3.3.1 试验设备的安装加固及调试38-39
• 3.3.2 试验内容及工况39-42
• 3.4 水平双向试验42-47
• 3.4.1 试验设备的安装及位移计布置44-45
• 3.4.2 试验内容及工况45-47
• 3.5 试验结果及分析47-55
• 3.5.1 单向试验结果及分析47-50
• 3.5.2 双向试验结果及分析50-53
• 3.5.3 单双向试验结果比较分析53-54
• 3.5.4 地震动加载分析54-55
• 3.6 本章小结55-58
• 第四章 桥梁支座有限元模拟分析58-68
• 4.1 概述58
• 4.2 支座水平单向加载有限元分析58-62
• 4.2.1 有限元模型的建立与运行分析58-60
• 4.2.2 结果分析60-62
• 4.3 支座水平双向加载有限元分析62-64
• 4.3.1 支座双向动力加载工况62-63
• 4.3.2 结果分析63-64
• 4.4 结果对比分析64-66
• 4.4.1 模拟分析结果对比65
• 4.4.2 数值模拟与试验结果对比分析65-66
• 4.5 本章小结66-68
• 第五章 桥梁支座及防落梁装置的适用性研究68-80
• 5.1 工程概况68-69
• 5.2 有限元模型参数的选取与设置69-70
• 5.3 建立有限元模型70-71
• 5.4 桥梁模态分析71
• 5.5 地震反应谱分析71-73
• 5.6 地震动时程分析73-79
• 5.6.1 挡块作用分析75-76
• 5.6.2 支座组合比较76-79
• 5.7 本章小结79-80
• 第六章 结论与展望80-82
• 6.1 结论80-81
• 6.2 展望81-82
• 参考文献82-84
• 致谢84-85
• 作者简介85
• 攻读硕士期间发表的文章85
• 攻读硕士期间参与的科研项目85

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