宽幅单索面矮塔斜拉桥碰撞效应分析

发布时间：2020-08-25 10:29

【摘要】：矮塔斜拉桥同时拥有连续梁和斜拉桥的一些特点,属组合体系桥梁,在桥梁建设中得到了广泛发展。地震中,碰撞破坏是引起桥梁震害的重要原因。目前国内外学者对桥梁结构的碰撞效应进行了许多研究,但大都为中小跨径桥梁。也有一些学者研究了斜拉桥主引桥间的碰撞效应,而针对宽幅矮塔斜拉桥与相邻引桥间碰撞问题的研究较少。因此有必要开展宽幅矮塔斜拉桥碰撞效应的研究,为今后桥梁抗震设计中如何考虑矮塔斜拉桥碰撞问题以及怎样减小碰撞效应提供一些参考。本文以一座宽幅矮塔斜拉桥为研究背景,具体研究内容如下:(1)总结桥梁碰撞问题的研究现状,对碰撞效应影响因素及减轻碰撞措施进行归纳,并对矮塔斜拉桥的发展及碰撞问题研究现状进行梳理;研究桥梁碰撞问题的模拟方法及相关碰撞理论,采用接触单元法中的线性弹簧模型模拟本文矮塔斜拉桥碰撞效应。(2)根据桥梁结构特点,考虑桩-土作用建立有限元模型,计算矮塔斜拉桥的动力特性;选择合适的接触单元以及地震波对桥梁结构进行非线性时程分析,研究双边碰撞和单边碰撞效应对桥梁结构地震响应的影响,并对两种碰撞效应下桥梁结构地震响应进行对比分析。(3)研究影响主引桥间碰撞效应的主要因素,以单边碰撞为例,对主引桥动力特性、伸缩缝间隙以及碰撞单元刚度进行参数分析,探讨不同参数取值对伸缩缝处碰撞力、主引桥梁端位移、主塔塔顶位移及塔底内力、引桥固定墩墩顶位移及墩底内力的影响。(4)进行减小碰撞效应措施的研究,提出粘滞阻尼器减震方案,确定合理的参数取值,分析伸缩缝间隙的合理取值以及各关键截面内力的减震效果。
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U442.55;U448.27
【图文】：

唐山大地震 1976 62%的公路桥梁以及 39.3%的铁路桥梁遭受到了不同程度的损毁汶川地震 2008 普查的 1 657 座公路桥梁中 43.7%的桥梁发生了明显破坏青海玉树地震 2010 桥梁损毁 172 座/4 980 延米雅安地震 2013 毁损公路 2 986 公里、桥梁 327 座通过国内外学者对已经出现地震的观察，桥梁的破坏形式主要有下述几类：(1) 上部结构震害桥梁上部结构的破坏可归为上部结构自身产生破坏，上部结构自身虽未产生明显破坏但出现过大的位移，还有一类是因为桥梁的碰撞而产生的破坏。上部结构本身发生破坏是一种不为常见的破坏现象。一般产生于竖向地震比较强烈的地区，并且这种破坏现象经常出现在钢结构桥梁中；上部结构的移位破坏是一种最为常见的震害现象，这种破坏现象一般发生于伸缩缝处，经常出现桥梁的横向和纵向移位以及桥梁的扭转；在上部结构的震害中碰撞破坏最为典型，碰撞破坏一般出现在伸缩缝处相邻桥跨主梁间、主梁与桥台间以及主梁与横向挡块间[2-3]。

(a) 聚四氟乙烯支座剪切破坏 (b) 支座移位图 1-2 支座震害(3) 下部结构及基础的震害墩柱和桥台的破坏是桥梁下部结构破坏的主要表现，并从以往桥梁震害案例中，弯曲破坏多发生在比较高柔的桥墩，剪切破坏多发生在比较矮粗的桥墩，有时还会出现一些介于两种破坏现象之间的混合型破坏。(a) 墩柱弯曲破坏 (b) 墩柱剪切破坏图 1-3 下部结构破坏

接上部结构和下部结构的关键部位，支座发生破坏时会阻断桥梁结构的传力路径，无法对桥梁结构提供所需的承载力，上部梁体通常会发生落梁破坏。(a) 聚四氟乙烯支座剪切破坏 (b) 支座移位图 1-2 支座震害(3) 下部结构及基础的震害墩柱和桥台的破坏是桥梁下部结构破坏的主要表现，并从以往桥梁震害案例中，弯曲破坏多发生在比较高柔的桥墩，剪切破坏多发生在比较矮粗的桥墩，有时还会出现一些介于两种破坏现象之间的混合型破坏。

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本文编号：2803591