【摘 要】
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断层地震动在发生地表破裂时,会出现明显的方向性效应和滑冲效应等脉冲特性,故跨越活动断层桥梁具有复杂的受力特点和破坏形式。本文通过建立(32+32+32)m三跨铁路简支梁桥,输入人工合成的具有脉冲效应的断层地震波,对跨断层简支梁桥的地震响应进行分析,并提出一种新型的屈曲约束支撑(buckling-restrained brace,简称BRB)与缆索限位器组合的减震系统,研究新型组合减震系统对跨断层简
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断层地震动在发生地表破裂时,会出现明显的方向性效应和滑冲效应等脉冲特性,故跨越活动断层桥梁具有复杂的受力特点和破坏形式。本文通过建立(32+32+32)m三跨铁路简支梁桥,输入人工合成的具有脉冲效应的断层地震波,对跨断层简支梁桥的地震响应进行分析,并提出一种新型的屈曲约束支撑(buckling-restrained brace,简称BRB)与缆索限位器组合的减震系统,研究新型组合减震系统对跨断层简支梁桥的减震效果。所做的主要工作为:(1)通过查阅大量的国内外文献,对断层地震动的人工合成、输入方法进行了总结,并归纳了跨断层桥梁的地震响应和减震措施等研究现状,梳理出目前研究的不足。(2)介绍了跨断层桥梁的场地地震动特征,利用前人提出的速度脉冲模型合成了具有方向性效应和滑冲效应的低频脉冲,选取滤波后的远场高频地震波作为底波与低频脉冲部分进行叠加,生成了方向性脉冲地震动时程和滑冲脉冲地震动时程。(3)建立三跨铁路简支梁桥模型,选取某地震中断层两侧的地震波,分别采用多点激励位移输入和多点激励加速度输入来计算桥梁的地震响应。计算结果表明:多点激励位移输入能真实反映地面永久位移引起的结构内力和残余变形,而多点激励加速度输入模型并不能表现这种结果。(4)以三跨铁路简支梁桥模型为例,研究了墩高对跨断层简支梁桥地震响应的影响,结果表明:随着墩高的增加,梁体位移、墩顶位移、梁墩纵向相对位移、非断层跨梁墩横向相对位移、墩底内力均会增大,而断层跨梁墩横向相对位移减小;结构在横向发生永久位移和变形,且滑冲脉冲破坏性较强,结构跨断层跨的地震响应远大于非断层跨。(5)阐述了组合减震系统的工作原理,将其用于控制跨断层简支梁桥上的地震响应,并对其进行最优布置设计,研究了BRB初始刚度、V型BRB夹角、V型BRB与水平面倾斜角、BRB失效位移和缆索限位器刚度等参数对组合减震装置减震性能的影响,最终得到装置在跨断层简支梁桥上的最优布置方式。
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