地震作用下中小跨径梁式桥墩梁最小搭接长度研究

发布时间：2020-11-10 01:17

　　 桥梁震害调查表明,在众多地震引发的桥梁灾害中,落梁是经常发生又最为严重的灾害之一。近年来,国内外开展了大量关于防止桥梁落梁的研究,提出了许多防落梁装置并建立防落梁系统。墩梁最小搭接长度作为防落梁系统中第一道,也是最基本的保护措施,已写入我国2008版《公路桥梁抗震设计细则》和正在修订的《公路桥梁抗震设计规范》(报批稿)中。但目前规范更多的是参考和借鉴国外的相关研究成果,国内的研究工作还不够充分。本文针对《公路桥梁抗震设计规范》修订的需求,对梁式桥墩梁最小搭接长度计算展开研究。主要研究内容如下:根据我国桥梁落梁震害的具体情况,结合规范规定,考虑不同墩高、跨径、联长等几个因素(对于斜交桥和曲线桥,还应考虑斜交角和圆心角)对梁式桥墩梁相对位移的影响,按均匀试验设计方法设计计算方案,对中外桥梁抗震设计规范中的墩梁最小搭接长度计算公式取值进行了对比分析;采用SAP2000软件建立有限元模型,采用单因素控制,分析该因素取值变化对墩梁相对位移的影响;运用最小二乘法原理,根据有限元计算结果,经多元线性回归分析,拟合出连续梁桥墩梁最小搭接长度计算公式,并验证了拟合公式对于简支梁桥的适用性。研究结果表明,无论是简支梁桥还是连续梁桥,美国AASHTO规范计算所得的墩梁最小搭接长度值最小,日本和中国规范值安全储备较高;美国加州规范1999版公式由于墩高项的分项系数很大,对于墩高超过20m的桥梁,其墩梁最小搭接长度明显偏大;对于曲线梁桥,仅日本和中国规范中有规定,且墩梁最小搭接长度主要受中心角影响,受墩高、跨径(联长)的影响不大。墩梁相对位移值随着跨径、墩高、联长的增大而增大,且墩高是最主要影响因素,其次是联长,最后是跨径。同一墩高水平下,等跨布置与不等跨布置在联长为同一量级时,其墩梁相对位移值差距不明显。对于8度区Ⅱ类场地,高低墩布置(不等墩高)组合下,对于平均墩高不超过40m的桥梁,规范给出的墩梁最小搭接长度值基本满足要求,但对于更高烈度区,且场地条件更差的情况,抗震设防应单独考虑。等墩高布置时,其平均墩高达到了50m级时,其墩梁相对位移值要明显小于不等高桥梁同墩高级别的墩梁相对位移值。因此,桥梁结构的墩柱应尽量采用等墩高设计,或者不同墩柱高差尽量不要太大。拟合公式值考虑了不同地震烈度的影响,对于不同的抗震设防烈度要乘以不同的比例系数,较好地反应了计算结果随地震烈度逐步增大这一规律,考虑更细致。但对于高烈度区,拟合公式值存在不合理情况,因此对于高烈度区,仅从抗震措施设计来设防已不能满足要求,建议采取减隔震措施或其他限位装置。分析还表明:将《公路桥梁抗震设计规范》(报批稿)中墩梁最小搭接长度公式值作为梁式桥抗震措施设计是合适的。本文的研究成果对于抗震措施设计,指导工程应用有一定的参考价值。
【学位单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U442.55
【部分图文】：

图 1-1 庙子坪岷江特大桥引桥落梁 图 1-2 寿江大桥梁体纵向位移图 1-1 为汶川大地震中，位于深水库区的庙子坪岷江大桥，其第 10 跨引桥发生整跨落梁破坏。图 1-2 显示的是寿江大桥梁体发生明显的纵向位移，第 1 跨右侧梁端已达到位移极限并且接近落梁。可见墩梁最小搭接长度与是否落梁直接相关，合理的墩梁最小搭接长度对结构的抗震设计和减少落梁病害具有重要意义。5.12 地震中发生的落梁实例见表 1.2。表 1.2 汶川地震中的落梁案例及描述桥梁名称 桥型 跨径分布 震害描述 所在公路都江堰庙子坪大桥简支 T 梁（采用桥面连续）550m 一跨落梁都江堰至映秀高速公路，跨越紫坪铺水库百花大桥 连续曲线梁桥 520m一联边跨落梁造成全联倒塌国道 213，进入极震区（映秀镇的咽喉要道上）北川石蓑衣大桥简支板梁桥 1120m连接北川方向三跨落梁、垮塌省道 302 茂县至北川段都江堰高原简支板梁桥 425m高原一侧第 2 跨梁体完都江堰市连接虹口乡主要公路

图 1-1 庙子坪岷江特大桥引桥落梁 图 1-2 寿江大桥梁体纵向位移图 1-1 为汶川大地震中，位于深水库区的庙子坪岷江大桥，其第 10 跨引桥发生整跨落梁破坏。图 1-2 显示的是寿江大桥梁体发生明显的纵向位移，第 1 跨右侧梁端已达到位移极限并且接近落梁。可见墩梁最小搭接长度与是否落梁直接相关，合理的墩梁最小搭接长度对结构的抗震设计和减少落梁病害具有重要意义。5.12 地震中发生的落梁实例见表 1.2。表 1.2 汶川地震中的落梁案例及描述桥梁名称 桥型 跨径分布 震害描述 所在公路都江堰庙子坪大桥简支 T 梁（采用桥面连续）550m 一跨落梁都江堰至映秀高速公路，跨越紫坪铺水库百花大桥 连续曲线梁桥 520m一联边跨落梁造成全联倒塌国道 213，进入极震区（映秀镇的咽喉要道上）北川石蓑衣大桥简支板梁桥 1120m连接北川方向三跨落梁、垮塌省道 302 茂县至北川段都江堰高原简支板梁桥 425m高原一侧第 2 跨梁体完都江堰市连接虹口乡主要公路

图 1-3 中国滦河大桥落梁震害图 图 1-4 Nishinomiya-Ko 大桥落梁破坏图 1-3 显示了 1976 年唐山大地震时滦河大桥的倒塌；图 1-4 为 1955 年日本阪神大地震中 Wangan 高速公路上 Nishinomiya-ko 拱桥（西宫巷大桥）东连续跨的落梁破坏。252 米的西宫巷大桥，是一座斜悬杆式拱桥，一端由两个固定支座支撑，另一端由两个活动支座支撑，由于固定支座发生劈裂破坏，丧失作用，导致相邻引桥跨发生落梁。
【参考文献】

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本文编号：2877244