隔震曲线连续梁桥地震响应分析研究

发布时间：2020-08-31 12:45

　　曲线梁桥是梁式桥的一个重要组成部分,对空间和线形的限制有着良好的适应性,广泛应用于城市高架桥、立交桥以及高等级公路工程中。由于几何上的不规则性,曲线梁桥的质量中心与刚度中心不再重合,地震作用下可能发生平面内扭转,进而导致受力复杂。目前关于曲线梁桥的抗震研究已初成体系,相应的规范也在制定完善中。但同时也存在一些问题有待进一步研究,如曲线梁桥简化为直线桥抗震分析的临界条件,主梁圆心角、支座布置位置、支座参数等对隔震曲线梁桥地震响应的影响规律,地震动相对于曲线梁桥输入方向的确定,长周期地震动作用下曲线梁桥减隔震分析等。本文在已有研究成果的基础上,针对上述问题主要开展的工作与取得的结论如下:(1)将隔震曲线梁桥简化为三自由度系统,基于拉格朗日方程推导出了其前三阶模态的简化计算公式,并进行了算例验证。结果表明,圆心角对隔震曲线连续梁桥的模态影响不大,但是圆心角的增大可能会加大桥梁质量中心与刚度中心之间的距离,进而增大主梁发生平面内扭转的可能性。支座布置位置的不同会在一定程度上影响隔震曲线连续梁桥的扭转刚度,使得桥梁扭转频率发生改变。当ξ在0.25~0.4范围内逐渐增大时,桥梁一阶振型为主梁平动加平面内扭转,其频率值逐渐减小。对于常见的等跨隔震曲线连续梁桥,尤其要注意长周期地震动的影响。(2)研究了隔震支座屈服力、屈服前刚度、屈服后刚度、圆心角等结构参数对隔震曲线梁桥地震响应的影响。结果表明,圆心角对隔震曲线梁桥的主梁纵向位移影响不大,但对主梁横向位移有显著影响,随着圆心角增大,某一端桥墩处的主梁横向位移增大,与之对称的另一端桥墩处主梁横向位移减小,主梁发生了一定程度的平面内扭转,且这种扭转随着圆心角的增大逐渐增大。隔震支座的存在,大大降低了桥墩的地震惯性力,甚至能够保证桥墩始终保持在弹性状态,但同时也会带来支座位移过大的问题。而适当增大屈服力,适当增大屈服前刚度并减小屈服后刚度,在一定程度上能够提高减隔震效果,降低支座位移。(3)研究了地震动峰值加速度、PGA/PGV以及地震动相对结构的输入角度对隔震曲线梁桥地震响应的影响。结果表明,地震动峰值加速度的增大一方面会增大桥梁的地震响应,另一方面会使曲线梁桥发生平面内扭转,增大主梁某端处的横向位移。PGA/PGV较小的地震动相对来说更为不利,会使得隔震曲线梁桥产生较大的支座位移以及桥墩剪力;但PGA/PGV的变化并不会显著引起隔震曲线梁桥主梁的平面内扭转。此外,针对桥梁不同关键部位,地震动最不利输入方向是不同的;针对同一关键部位,若地震动类型不同,最不利输入方向也是不同的。也就是说只有在地震动类型、桥梁关键部位、评判标准等诸多因素都确定后,最不利输入角度的定义才有意义。而笼统的定义某个确定的角度是曲线梁桥的最不利地震动输入方向是不合理的。(4)在隔震曲线梁桥两端滑动型支座处设置粘滞阻尼器,重点针对阻尼器的阻尼系数和速度指数进行参数敏感性分析。并在此基础上,基于层次分析法(AHP),对粘滞阻尼器的减震效果进行了综合评价。结果表明,在引入粘滞阻尼器后,主梁平动位移、平面内转角、支座位移以及中间桥墩剪力均大幅减小。尽管会使得边墩内力增大,但由于滑动支座传递给边墩的力较小,该处桥墩仍处于弹性状态,表明粘滞阻尼器对于隔震曲线梁桥减震具有明显效果。
【学位单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U442.55
【部分图文】：

示意图,方向,曲线梁桥,示意图

地震动输入方向示意图

粘滞阻尼器,实物,速度指数,阻尼力

粘滞阻尼器实物

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