论文部分内容阅读
曲线连续梁桥是现代道路交通中广泛应用的一种桥梁结构型式,多用于受特殊地形地貌限制的高架桥或大型立交中。在近几次强震中,大量的曲线梁桥由于地震损毁而导致道路干线中断,延缓了抗震救援。曲线梁桥特有的空间“弯扭耦合”效应,使其在地震动作用下的动力响应及破坏形式较直线梁桥更加复杂和严重。现行的《公路桥梁抗震设计细则》对考虑地震动空间效应的规定较为简单,非一致地震激励下的桥梁尤其是曲线梁桥的抗震性能在抗震设计中考虑的很少。国内外对曲线梁桥的地震响应规律有一定研究,但多以理论分析和数值研究为主,分析方法多为时程分析或反应谱分析,无法反映地震动的随机性和空间效应。此外,曲线连续梁桥缩尺模型振动台台阵试验研究开展的极少,开展一致和非一致地震激励下曲线连续梁桥缩尺模型振动台试验对既有理论分析和数值模拟能够起到相互验证的作用。所以,本文将全面研究曲线连续梁桥在随机地震动作用下的响应规律,并对曲线连续梁桥在非一致地震激激励下的响应规律进行深入的试验研究,最后根据研究成果对既有桥梁抗震规范提供一定的建议。本文主要的研究工作及成果包括如下几个方面:(1)考虑地震动空间效应的随机振动动分析。通过对比选择Clough-Penzion功率谱密度函数模型,将大质量法引入虚拟激励算法中,基于Matlab和ANSYS有限元软件,编制了考虑地震动空间效应(行波效应、局部场地效应和相干效应)的随机振动分析模块;(2)结构几何参数及地震动空间效应参数对曲线连续梁桥随机地震动力响应的影响分析。以一座四跨曲线连续梁桥为研究对象,采用前述开发的随机振动分析模块,对结构几何参数和空间地震动参数对曲线连续梁桥动力特性和动力响应的影响进行了分析和比较。结果表明,曲线梁桥不同部位的动力响应规律对不同结构几何参数的敏感性有所差别;地震动空间效应总体上会增大曲线连续梁桥的动力响应;(3)一致与非一致地震激励下的曲线梁桥缩尺模型振动台台阵试验研究。选取典型曲线连续梁桥,按照几何比例1/10设计并制作了缩尺模型,考虑不同的场地条件,进行了地震一致与行波激励下的曲线梁桥缩尺模型振动台台阵试验研究,研究表明,数值分析结果和试验结果基本吻合,通过试验验证了行波激励会增加曲线梁桥的动力响应;(4)基于前述研究结果,并参考国外相关规范,考虑结构几何参数和地震动空间效应,对现行桥梁抗震设计细则(JTGTB02-01-2008)中“规则桥梁”的定义提出了建议。