钢管混凝土曲弦桁梁桥抗震性能分析

发布时间：2020-08-03 13:16

【摘要】：钢管混凝土曲弦桁梁桥具有构件布置灵活、外形美观、跨越能力强、承载能力大、结构力学性能突出等优点,在桥梁工程中得以应用。随着桥梁服役时间的延长,桥梁性能逐步退化,需要对其进行维修加固,以提升其服务能力。本文以某钢管混凝土曲弦桁梁桥为研究对象,研究其加固前后自振特性和抗震性能的变化,为该类桥梁的抗震设计和加固方案的确定提供参考。本文完成的主要工作如下:1.根据钢管混凝土曲弦桁梁桥的特点,采用有限元软件ANSYS建立2种跨径(62m和122m)钢管混凝土曲弦桁梁桥加固前后的4个有限元模型。2.进行钢管混凝土曲弦桁梁桥加固前后的自振特性分析,结果表明,加固后62m桥梁的基频由1.741Hz提高至2.103Hz,122m桥梁的基频由0.719Hz提高至0.773Hz,均表现为主桁面外横向振动,说明该桥梁主桁横向刚度相对较弱;桥梁加固后总体竖向刚度有所提高,其中桥面系竖向刚度和桥梁整体扭转刚度提高较为显著,主桁面外刚度提高不明显。3.采用反应谱法计算钢管混凝土曲弦桁梁桥加固前后的地震响应,结果表明:上弦固定端和3/4L位置是加固前桥梁抗震薄弱环节,横桥向位移较大,说明主桁横向刚度相对较弱。桥梁的轴力和位移在加固后比加固前有所减小,说明加固后桥梁抗震性能有所改善,该加固措施能改善桥梁的抗震性能。4.采用动态时程分析方法计算钢管混凝土曲弦桁梁桥加固前后的地震响应,结果表明:加固前后桥梁内力最大值均出现在上弦两端位置处,桥梁的内力和位移在加固后比加固前均有所减小;主桁横向刚度相对较弱;不同地震波作用下的桥梁地震响应存在一定差异,但基本规律大致相同。5.通过对比反应谱法与动态时程分析法的计算结果可知,反应谱法计算结果均小于动态时程分析法计算结果,但2种方法所得结果基本规律保持一致,均能反映钢管混凝土曲弦桁梁桥的抗震性能。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U442.55
【图文】：

2 钢管混凝土曲弦桁梁桥有限元建模土曲弦桁梁桥有限元建模元方法对钢管混凝土曲弦桁梁桥进行相关学性能，建立合理的有限元模型是数值仿真是影响计算结果准确与否的关键要素，因有限元模型，是对其进行动力特性和抗震元建模时主要考虑 3 个重要因素：桥梁的建模型的受力情况尽可能地与实际工程一何位置由总体坐标系确定，本文在建模过2.1 所示，其中，X 方向为顺桥向，以桥梁由桥向、Z 方向为竖桥向，且向上为 Z 正方向

图 2.2 钢管混凝土曲弦桁梁桥主桥该桥于 1995 年竣工，至今已运行 20 余年，根据现场调查，该桥存在的问题是竖向刚度不足，桥梁竖向振动明显，需要进行加固改造，以提高桥竖向刚度。设计院给出了该桥的加固改造方案（以后简称加固方案）。为究加固方案对钢管混凝土曲弦桁梁桥抗震性能的影响，本文以该主桥 62m和 122m 跨径加固前后的桥梁为研究对象，采用有限元软件 ANSYS 进行仿拟分析，以了解钢管混凝土曲弦桁梁桥加固前后抗震性能的差异。.1.1 原桥工程概况1. 62m 跨径桥梁（以后简称 62m 桥梁）概况桁梁最高高度为 12.066m。上弦采用钢管混凝土结构，钢管直径 0.9m， 16mm，钢管内填充 C40 混凝土。下弦采用开口钢箱梁，梁高 0.64m，顶m，底宽 0.56m，内穿钢绞线辅助抗拉，待钢绞线张拉后，在下弦压注 浆。腹杆采用Φ600×8mm、Φ600×12mm 和Φ600×16mm 空腹钢管，横撑采

设计院给出了该桥的加固改造方案（以后简称加固方案）。为了研究加固方案对钢管混凝土曲弦桁梁桥抗震性能的影响，本文以该主桥 62m 跨径和 122m 跨径加固前后的桥梁为研究对象，采用有限元软件 ANSYS 进行仿真模拟分析，以了解钢管混凝土曲弦桁梁桥加固前后抗震性能的差异。2.1.1.1 原桥工程概况1. 62m 跨径桥梁（以后简称 62m 桥梁）概况桁梁最高高度为 12.066m。上弦采用钢管混凝土结构，钢管直径 0.9m，壁厚 16mm，钢管内填充 C40 混凝土。下弦采用开口钢箱梁，梁高 0.64m，顶宽0.8m，底宽 0.56m，内穿钢绞线辅助抗拉，待钢绞线张拉后，在下弦压注 C20砂浆。腹杆采用Φ600×8mm、Φ600×12mm 和Φ600×16mm 空腹钢管，横撑采用空腹钢管。横梁采用开口钢箱梁，梁间距 5m，即 5m 设置 1 道横梁。桥面板采用先在横梁间平铺5cm厚29cm宽预制板，后现浇成整体的方式形成整体桥面板。（1）主桁主桁主要截面尺寸如图 2.3~图 2.6 所示。

【参考文献】

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本文编号：2779684