支撑横梁体系钢板组合梁抗震性能研究

发布时间：2020-07-04 09:20

【摘要】：新型支撑横梁体系钢板组合梁桥结合了组合梁和预制桥墩技术,可以实现标准化设计、工业化生产和装配化施工,因而具有十分广阔的应用前景。由于该类桥梁目前应用较少,因而震害资料鲜见,并且国内外已有文献关于其抗震性能的研究还不充分,目前也没有相关抗震设计规范和标准可以遵循,给其抗震设计带来了极大的困难。本文以寿县淮河大桥引桥为工程背景,分别建立预制桥墩和支撑横梁体系钢板组合梁桥的精细化抗震有限元模型,在此基础上,系统研究新型支撑横梁体系钢板组合梁桥结构动力特性和地震响应规律特点以及对于不同设计参数的敏感度。通过研究获得该类桥梁在抗震性能方面的重要特点及其抗震设计方法,为其推广应用奠定坚实的理论基础。本文研究的主要内容和结论如下:首先基于OpenSees建立了预制桥墩纤维模型,通过Pushover和动力时程分析获得抗震薄弱环节及影响其抗震性能的设计参数。其次采用SAP2000建立支撑横梁体系钢板组合梁全桥精细化、局部精细化与杆系抗震有限元模型,通过对结构动力特性及地震响应预计的影响,获得了不同建模方法的适用范围。然后基于支撑横梁体系钢板组合梁精细化抗震有限元模型,针对梁板相对刚度比、剪力钉剪切刚度、钢横梁等设计参数进行全桥动力特性敏感因子分析。结果表明,剪力钉剪切刚度折减对结构动力特性影响最大,不仅明显改变自振周期而且改变振型出现顺序及质量参与系数;梁板刚度比和钢横梁对结构动力特性影响相对较小,仅对结构高阶振型产生一定影响。最后基于概率地震需求分析,探究梁板相对刚度比、剪力钉剪切刚度、钢横梁等设计参数对支撑横梁体系钢板组合梁动力响应的影响规律。结果表明,剪力钉刚度折减过大会导致梁板间产生相对滑移,显著减小支座、桥墩等地震响应,而梁板刚度比及钢横梁对其地震响应影响相对较小。综合动力特性和动力响应分析,剪力钉剪切刚度是支撑横梁体系钢板组合梁抗震需要重点关注的设计因素。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U442.55
【图文】：

受压翼缘,组合梁,混凝土板,钢板

（c）压型钢板混凝土板（d）混凝土叠合板图 1.1 不同受压翼缘混凝土板形式的钢板组合梁Fig1.1 Steel composite beams with different compression flange concrete plates梁主要承受拉力和剪力，根据桥梁跨度、承载能力等条件常用钢梁形字型、π形、箱形、钢桁架等[27]。（a）工字型钢梁（b）π形钢梁

组合梁,钢板,钢梁,工字型钢

（c）压型钢板混凝土板（d）混凝土叠合板图 1.1 不同受压翼缘混凝土板形式的钢板组合梁Fig1.1 Steel composite beams with different compression flange concrete plates钢梁主要承受拉力和剪力，根据桥梁跨度、承载能力等条件常用钢梁形式有工字型、π形、箱形、钢桁架等[27]。（a）工字型钢梁（b）π形钢梁

【参考文献】