地震作用下大跨度斜拉桥主桥引桥碰撞反应分析

发布时间：2020-06-10 14:12

【摘要】：地震作用下,斜拉桥主桥和引桥的地震动是互相影响的,引桥可能与斜拉桥主桥发生碰撞,碰撞会增加斜拉桥损伤,不仅会造成落梁的风险,而且会改变主桥和引桥各自的振动特性和地震反应。因此,研究地震动作用下大跨度斜拉桥主桥和引桥碰撞反应分析具有重要的现实指导意义。本文首先回顾了桥梁结构的碰撞研究现状,并详细阐述碰撞相关理论,其次以一座典型的大跨度公铁两用斜拉桥为工程背景,主要研究内容如下:(1)通过查阅文献,了解斜拉桥的发展、抗震设计的理念、以及斜拉桥主桥和引桥碰撞研究的发展现状,包括:碰撞试验研究现状、碰撞模型研究现状及碰撞影响参数研究现状等,其次,详细介绍主、引桥碰撞模型的几种理论依据,主要包括刚体碰撞理论、直杆共轴碰撞理论和基于直杆共轴碰撞理论的分析方法。(2)采用Midas Civil建立斜拉桥动力模型,合理模拟钢桁梁主桥单元、桥面板单元、桥塔单元、斜拉索单元及桩-土作用,其次,基于动力时程分析方法,对斜拉桥进行特征值分析,通过改变碰撞单元参数,找出合理的碰撞单元刚度,其次对比分析斜拉桥动力模型加入阻尼装置前后碰撞响应,主要包括:结构位移响应、碰撞力响应和部分结构内力响应,结果表明,阻尼装置能有效降低地震响应。(3)通过改变模型中主、引桥伸缩缝处初始间隙大小,对比分析斜拉桥动力模型的碰撞响应,主要包括结构内力响应和结构位移响应,结果表明,伸缩缝间隙大小为0.3 m时,斜拉桥结构体系抗震性能较好,最后探讨了斜拉桥碰撞效应影响因素,主要包括主桥结构体系、地震波不同输入方向及结构周期比变化,找出不同影响因素下,结构碰撞响应规律。
【图文】：

落梁,震害,上部结构

是由于其他部位损坏间接导致。桥梁结构中比较常见的震害有结构碰撞、扭转位移、横向位移等，其中结构之间相互碰撞引起的灾害占桥梁震害比例很大。桥梁之间的碰撞包括以下常见几种：相邻主梁之间碰撞、梁体与桥台之间碰撞，碰撞引发的巨大碰撞力可能导致梁体混凝土脱落、纵向位移过大甚至落梁，落梁在桥梁工程地震灾害中常有发生，，目前工程上对重要的桥梁会采取安装防护措施防止落梁。桥梁落梁灾害如下图 1-1 所示。（a）湔江河大桥纵向落梁（b）岷江特大桥梁体脱落

震害,支座

（a）百花大桥主梁横移（b）湔江河大桥挡块损坏图 1-2 支座震害图示表 1-1 支座震害情况统计桥名支座形式桥梁形式震害概要百花大桥板式橡胶支座连续梁支座滑移、桥段垮塌湔江河大桥板式橡胶支座简支梁支座滑移、落梁渔子溪桥摆轴支座简支梁支座剪切破坏小黄沟中桥板式橡胶支座连续箱梁支座变形古溪沟中桥板式橡胶支座简支梁支座滑移(3) 桥梁下部结构震害在桥梁结构震害当中，下部结构震害是影响最为严重的，下部结构如果损坏，会直接引起桥梁坍塌，且修复难度巨大。桥梁灾害中，下部基础发生破坏主要是由于强大的地震水平推力导致基础发生剪切破坏，短时间内，桥梁反复振动，桥梁基础相对薄弱的部位发生剪切损坏，下部结构震害如图 1-3 所示。
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U448.27;U442.55

【参考文献】