基底摇摆桥墩对高墩大跨连续梁桥施工全过程地震反应的影响分析

发布时间：2020-10-19 23:11

　　 在罕遇地震下,采用基底摇摆桥墩隔震形式可使桥墩在其与基础两者的分离面处发生摆动,桥墩的摇摆作用消耗了部分地震能量,一定程度上降低了桥梁上部结构的地震响应,又达到了保护桥墩和基础的目的。本文以潮安韩江特大桥主桥为工程背景,采用基底摇摆隔震桥墩的减隔震形式,对其悬臂施工的各个阶段和全桥成桥阶段进行减隔震研究及设计。本文主要从事了以下几个方面的研究工作:(1)阅读和参考了大量国内外有关长联大跨连续梁桥抗震研究相关文献资料,总结分析现状,并指出已有研究中的不足和欠缺,发现基底隔震研究相对较少,为本文的分析研究奠定了基础。(2)阐述了基底摇摆桥墩减隔震的基本原理及该减隔震体系的优点,介绍了摇摆桥墩隔震形式的数值模拟方法。本文采用双弹簧模型模拟桥墩的摇摆效应,用Maxwell模型模拟考虑桥墩横向滑移的摇摆隔震桥墩。(3)建立潮安韩江特大桥主桥11号桥墩最大悬臂状态和全桥成桥阶段的空间有限元模型,考虑桩—土相互作用的影响,对桥梁进行动力特性分析。结果表明:摇摆隔震桥墩使得桥墩与基础之间的约束减弱,结构整体刚度减小。因此,采用摇摆隔震桥墩模型的周期均大于未采用的情况,且使得结构的振型模态发生较明显的变化。(4)对比采用基底摇摆隔震的桥梁与不采用此法桥梁的非线性时程分析结果,发现摇摆隔震桥墩能有效降低施工阶段主墩的墩底内力,但墩顶位移明显增大。此后,又对摇摆隔震桥墩的各项参数对施工阶段抗震效果的影响进行研究。(5)分析基底摇摆桥墩隔震形式对成桥阶段抗震性能的影响,优化摇摆桥墩的布置方式。发现摇摆桥墩能有效降低成桥阶段各主墩的墩底内力,但各墩墩顶位移明显增大。此后,又分析了摇摆桥墩各项参数对成桥阶段各墩顶位移和墩底内力的影响,为以后同类桥的抗震设计提供参考。
【学位单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U442.55
【部分图文】：

桥主体结构并没有受地震影响，该桥的个别支座在地震影响产生了很大的位移，但震后经过修复，并没有影响其正常运行。美国加州的 Eel River 桥（简支钢桁架桥）采用减隔震技术进行加固，在 1992 年 4 月地震中，该桥受地震影响较小，不影响其正常运行使用。在 1995 年 1 月日本的阪神大地震中，采用隔震支座的 6 座桥梁均表现良好[8]。1.2 桥梁减隔震设计基本原理1.2.1 常见桥梁震害地震的突发性和不确定性是造成重大地震灾害的主要原因。通过震害调查以及对桥梁的震害发生的位置及其产生的原因分析可知，桥梁的震害主要表现为：（1）上部结构震害主梁在地震作用下会产生纵、横桥向的移位，若主梁在伸缩缝处的搭接长度不够，则会导致主梁架空，容易引发落梁灾害。主梁在下落过程中，会对桥墩造成严重的破坏。若两主梁间距太小，地震诱发的水平的移位也会导致主梁之间产生碰撞，致使主梁发生损坏，地震中常见的落梁破坏如图 1-1 所示。

图 1-2 常见支座的震害（3）下部结构震害在地震作用下，若下部结构和基础发生震害，则往往难以修复，整座桥梁只能拆除重建。钢筋混凝土桥墩的常见的破坏形式有剪切破坏、弯曲破坏和弯—剪混合破坏。约束箍筋配置不足、纵筋焊接或者搭接不牢等原因都会引起墩柱的延性能力不够，并直接导致墩柱在地震中发生弯曲破坏[7]。剪切破坏属于脆性破坏，若破坏其后果严重，在设计环节必须避免。常见的桥台、桥墩的破坏如图 1-3 所示。

在地震作用下，若下部结构和基础发生震害，则往往难以修复，整座桥梁只能除重建。钢筋混凝土桥墩的常见的破坏形式有剪切破坏、弯曲破坏和弯—剪混合破坏约束箍筋配置不足、纵筋焊接或者搭接不牢等原因都会引起墩柱的延性能力不够，直接导致墩柱在地震中发生弯曲破坏[7]。剪切破坏属于脆性破坏，若破坏其后果严重在设计环节必须避免。常见的桥台、桥墩的破坏如图 1-3 所示。a）桥墩弯—剪破坏 b）桥墩剪切破坏
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 吴巧云;朱宏平;陈旭勇;;基于性能的相邻结构间Maxwell阻尼器优化布置研究[J];振动与冲击;2017年09期

2 史庆轩;戎羽中;王秋维;吴勇锋;;村镇建筑砌体结构滑移隔震性能研究[J];震灾防御技术;2014年04期

3 郑锦铜;江铭鸿;;自复位摇晃式支座运用于建筑隔震之可行性研究[J];振动与冲击;2013年08期

4 韦俊;熊仲明;秦培晟;王军良;;具有限位装置的滑移隔震框架结构在碰撞前后单向和双向地震反应分析[J];西安建筑科技大学学报(自然科学版);2012年06期

5 陈兴冲;侯文杰;张跃进;张永亮;李晓阳;;曲率半径对城市曲线桥梁地震反应的影响[J];世界地震工程;2012年03期

6 夏修身;陈兴冲;;铁路高墩桥梁基底摇摆隔震与墩顶减震对比研究[J];铁道学报;2011年09期

7 于芳;周福霖;温留汉·黑沙;;设置双向隔震支座铁路桥梁的耦合振动响应[J];东南大学学报(自然科学版);2010年03期

8 刘荣灿;王克成;唐红梅;陈洪凯;;桥梁抗震设计中滑移挡块作用机理[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2010年02期

9 郑越;陈兴冲;;考虑基础提离与塑性的桥墩地震反应[J];地震工程与工程振动;2009年04期

10 韩强;杜修力;刘文光;刘晶波;;不同地震烈度下隔震连续梁桥模型振动台试验[J];中国公路学报;2008年06期

相关博士学位论文 前3条

1 夏修身;铁路高墩抗震设计方法研究[D];兰州交通大学;2012年

2 王常峰;桥梁结构非线性地震反应研究（支座摩擦·限位装置·基础非线性）[D];兰州交通大学;2010年

3 田力;地下爆炸波冲击下地面结构动力响应及滑移隔震研究[D];天津大学;2004年

相关硕士学位论文 前5条

1 高俊江;滑移隔震结构试推与复位系统的理论研究[D];西安建筑科技大学;2011年

2 王毅;武罐路马河大桥地震反应分析[D];长安大学;2009年

3 霍晓鹏;一种新型滑移隔震体系的理论分析与研究[D];西安建筑科技大学;2007年

4 燕斌;桥梁桩基础抗震简化模型比较研究[D];同济大学;2007年

5 高菲;建筑物基础滑移隔震性能的研究[D];辽宁工程技术大学;2003年

本文编号：2847840