论文部分内容阅读
随着我国公路及城市立交桥梁的建设需求的增加和快速发展,连续梁桥得到广泛应用,但在近年来的几次强烈地震作用下,连续梁桥发生破坏甚至倒塌,再现倒塌全过程成为研究连续梁桥抗震性能最直接、最直观的方法,因此对连续梁桥进行地震反应数值模拟十分有必要。然而其全桥地震倒塌反应数值模拟存在强非线性特征,涉及本构模型、支座模型、碰撞模型等众多影响因素。且全桥地震反应计算量大,需要对模型进行合理的简化。这些问题成为本研究领域的研究热点,引起国内外诸多学者的重视,并取得了大量的研究成果,但把这些成果运用于连续梁桥,并对全桥地震倒塌反应的数值模拟进行研究所做的工作还较少。 本文对现有的本构、支座、碰撞等模型进行了详细分析和大量的比较计算,对地震作用下合理的本构模型、支座模型、碰撞模型进行了认真细致的比选;以一座在汶川地震中倒塌的曲线连续梁桥为例,引入比选后的材料本构模型、支座模型、碰撞模型,并对全桥结构体系进行充分比选,最终采用结构多尺度模型,利用ABAQUS实现全桥地震反应数值模拟分析;以此尝试再现连续梁桥地震倒塌反应的全过程,验证所采用数值模拟方法的可行性,找出连续梁桥结构抗震的薄弱环节,提高桥梁抗震设计水平。 本文主要进行了以下几方面的研究工作: 1.总结现有的钢筋混凝土材料本构模型,通过比较分析和计算选用混凝土塑性损伤模型、循环荷载下的钢筋双线性模型作为本文有限元全桥模型中的材料本构模型;借助于公开实验对这两种本构的组合进行合理性验证。 2.比较现有的支座模型,通过比较性分析计算选取考虑滑移、破坏的双线型模型并进行数值模拟给出其滞回曲线。基于碰撞理论,选取Kelvin模型作为全桥模型的碰撞单元并研究了合理的刚度、阻尼等参数的取值对碰撞效应的影响。 3.结合连续梁桥实例,对桥梁的上下部结构建模方法进行了细致的研究,运用合理本构、支座、碰撞模型进行全桥多尺度抗震数值计算,并对结构动力特性进行了分析。 4.比较了不同材料本构模型,不同支座布置、不同结构形式,对连续梁桥抗震性能的影响,给出桥梁抗震相对有效的措施。