大跨度双薄壁墩波形钢腹板连续刚构桥抗震性能研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:saya1989
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桥梁作为我国交通工程中的生命线工程,其耐震性能的需求越来越高。在现有规范按照三水准设防基础上,工程人员在桥梁抗震设计中往往提高一级抗震等级作为桥梁抗震设防标准。随着我国基础设施建设的不断发展,对桥梁抗震性能的需求也越来越高,为保证震后交通的不断连,专家学者逐渐对桥梁在高烈度地区的抗震性能也提出“大震可修,巨震不倒”的设防目标。双薄壁墩波形钢腹板桥,不仅在质量轻型、耐用、施工简便的新型上部结构形式上广受工程抗震领域专家学者的青睐,而且与之相结合的柔性墩,是适合大跨桥梁的理想桥墩。西北地区属于我国高烈度地震区,对于双薄壁墩波形钢腹板桥在多遇和罕遇地震下的地震反应分析变得至关重要。本文首先对波形钢腹板桥和双薄壁墩连续刚构桥的发展和抗震性能研究现状进行概述。分别介绍几种地震响应方法,并总结了桥梁抗震设计方法的演变。以什川黄河大桥(90+160+90)m双薄壁墩波形钢腹板连续刚构桥为工程背景,建立MIDAS CIVIL有限元模型,主要研究内容如下:(1)以实际工程情况为背景,建立桩—土桥梁有限元模型,对比抗震规范验证模型的有效性并分析动力特性。(2)建立一座同等跨度PC连续刚构桥空间梁单元模型,并进行了动力特性对比分析。在此基础上,运用时程反应分析法比较分析了两座桥的地震反应。分别对两座桥纵向、横向和竖向进行地震波输入进行加速度、位移和关键截面内力时程分析。验证了波形钢腹板桥在抗震性能上的提升。(3)确定基准计算模型,在弹性地震反应下运用时程反应分析的方法,研究桥墩内力在不同墩高、壁厚和中心间距的改变下的变化情况。探究双薄壁墩公路桥墩的参数对抗震性能的影响。研究表明:墩高、薄壁厚度变化对双薄壁墩抗震性能有较大影响。薄壁中心间距变化不对抗震性能有提升作用。(4)应用非线性时程反应分析,探究在罕遇地震下波形钢腹板桥梁和同等跨度PC连续刚构桥分别在纵桥向和横桥向地震的抗震性能。阐述动力弹塑性的分析原理和滞回曲线的特征。通过分析塑性铰的发展位置和截面纤维弹塑性情况,结合内力和位移情况研究表明波形钢腹板桥在高烈度地震下的抗震性能优势。结合两座桥梁模型,探索双薄壁墩在非线性地震反应中塑性铰发生的位置及规律情况。
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