近断层地震作用下高墩刚构桥易损性分析及减震控制研究

发布时间：2020-08-26 17:00

【摘要】：由于我国正大力开发西部山区,交通基础设施特别是公路和铁路建设正如日中天。但该地区桥梁多跨越深山大河,因此高墩大跨刚构桥成为最适宜的主流桥型。桥梁作为交通线路的枢纽,进行易损性研究具有重要的意义。地震易损性分析是一种基于概率的、可定量桥梁抗震性能的风险评估方法。本文从易损性的角度出发,研究地震作用下,高墩刚构桥抗震性能及影响因素。主要研究内容及结论有:(1)确定不同损伤状态下桥梁各构件的损伤指标;确定桥梁各组成构件及桥梁系统的易损性函数。(2)采用IDA分析方法,研究近场脉冲地震动的作用方向(纵向、横向)对高墩刚构桥抗震性能的影响,分析结果表明,相比纵向位移失效,支座极易发生横向剪切破坏;横向地震作用下高墩刚构桥更易受到损伤;桥梁整体系统易损性高于单个构件,因此,在刚构桥抗震设计时应对桥梁整体进行易损性评价。(3)对比远场及近场地震动作用下桥梁结构的抗震性能,研究表明:近场地震动作用下桥梁各组件和整体的损伤超越概率都大于远场地震作用。(4)采用控制变量法,研究墩高对高墩刚构桥的易损性的影响,结果表明,随着墩高的增加,桥梁的各个损伤状态下的超越概率逐渐增大,特别是极限损伤状态和完全破坏状态,且墩高的增加对桥墩墩底的损伤尤为严重。(5)分别以系梁的位置、系梁的设置数量、系梁与桥墩的刚度比为基本变量,研究系梁对刚构桥抗震性能的影响。结论表明,随系梁数量的增加,结构或构件的易损性都增加,当设置一道系梁时,以在桥墩中部设置系梁效果最优,系梁刚度对桥梁抗震性能影响较小,但为了结构受力均衡,建议取刚度比为0.5。(6)提出一种适用于双肢薄壁墩的消能装置,并验证其减震效果。结果表明:双肢桥墩间加设耗能减震的交叉支撑,对于高墩刚构桥桥墩在各个损伤状态的易损性概率降低较显著。
【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】：U442.55;U448.23
【图文】：

双肢薄壁,空心墩,连续刚构桥,箱型

主跨/m 桥墩形式 160 双肢薄壁箱型空心墩 160 双肢变截面薄壁矩形空心墩桥 150 双薄壁矩形空心+整体箱截面 322 单肢变截面薄壁箱型空心墩大桥 240 双肢薄壁墩桥 205 双肢薄壁空心墩 200 双肢变截面薄壁矩形空心墩 200 钢管混凝土组合柱 270 双柱式空心墩 265 双肢薄壁箱型空心墩 240 双肢薄壁墩 170 单肢薄壁箱型空心墩 168 箱形截面墩 160 双肢薄壁墩 160 带横系梁双肢薄壁墩 160 带横系梁双肢薄壁墩 160 双肢薄壁箱型空心墩 144 空心单墩

落梁,抗震规范,桥梁

图 1-2 汶川地震庙子坪大桥落梁图通线路的重要枢纽，在地震中一旦发生破坏，会给灾后救援带来困难。因此有必要对桥梁进目前我国现行抗震规范包括《公路桥梁抗008)[8]和《铁路工程抗震设计规范》(GB50111.20的抗震设计。但文献[8]中提到，桥址距有发生 6断层 30 km 以内时，桥梁应考虑设计加速度反理考虑近断层地震效应[8],但并未对如何考虑近行抗震规范仅适用于墩高不超过 30 m，跨径不力钢筋混凝土梁桥、圬工或钢筋混凝土拱桥的用的高墩大跨连续刚构桥，现行规范并不适用于典型的非规则桥梁，柔性体系，自振周期长梁更易遭到破坏。综上，近断层高墩刚构桥的

立面,桥梁,单位,桥墩

第二章基于 SAP2000 的有限元建模及易损性理论概述2.1 高墩刚构桥的有限元建模2.1.1 工程概况本文基于一座五跨预应力混凝土连续刚构桥，基本外形尺寸如图 2-1 所示。上部梁体及桥墩为 C50 混凝土，桥台及桥墩扩大基础采用 C25 混凝土，跨径为75 m+3×130 m+75 m，主梁截面为单箱单室截面，顺桥向梁高按 1.8 次抛物线变化，抛物线方程为 y=0.0026724x1.8；底板厚度按 1.8 次抛物线变化，抛物线方程为y=0.0004454x1.8；桥墩截面采用双肢薄壁实腹式矩形墩，单肢截面1.2 m×5.6 m。

【参考文献】