強震區(qū)拱橋破壞機理、安全評價與抗震防護技術.pdf

1、本論文研究過程中，以現(xiàn)場考察、資料分析與理論研究為主體，以拱橋下部結構研究為重點，以四川汶川周邊代表性拱橋為研究對象，堅持以破壞機理研究為基礎、安全評價系統(tǒng)研究為手段、抗震防護新技術研究為目的的總體研究思路，遵循研究成果的實用性原則，融合理論分析與數值模擬等研究方法于一體，實現(xiàn)結構動力學、巖土力學、地貌學、工程防治學等多學科的交叉、融合與創(chuàng)新。歷經3年時間(2008～2010)，取得了如下創(chuàng)新性成果：
　　 (1)通過等截面圓弧

2、拱的平面撓曲基本方程，推導出拱橋縱向震動動力特征參數公式，得出拱橋縱向震動主要影響因素：拱弧長度、拱弧全開角、全橋重量、拱截面抗彎剛度、拱上建筑重量比例，并據此分析各因素對拱圈縱向震動影響程度大小。
　　 (2)由拱圈側向彎扭固有振動方程引入橫向地震力，得出拱橋橫向地震振動方程，并建立相應簡化力學模型，用能量法推導出拱橋橫向震動動力特性參數公式。經過分析，矢跨比和拱上建筑重量比例兩個參數是影響拱橋橫向震動兩大最主要因素。

3、　　 (3)基于Newmark滑移理論及Zeng和Steedman轉動塊理論模型，建立滑移模式、轉動模式以及滑移與轉動耦合位移模式下的臺體震動位移計算模型，按M-O公式計算出滑移臨界加速度和轉動臨界加速度，并最終提出臺體震動位移計算方法。
　　 (4)基于Prandtl破壞面理論和Coulomb楔體平衡條件，并考慮地震力和接觸面剪切摩擦的影響，采用Mononobe-Okabe地震公式，得出地震作用下地基承載力計算公式，據此對地

4、震下地基強度降低現(xiàn)象進行安全評定。
　　 (5)根據米塞斯流動法則，得到地震作用下橋臺岸坡滑動面應變速度以及與滑動線夾角，據此得出作用于岸坡各外力做功和塑性流動消耗的能量，依據外力所做功與內部消耗能量相等的原則，最終推導出岸坡最大地震主動土壓力及所對應滑動面傾角。
　　 (6)采用有限元MIDAS/Civi17.0分析了拱橋全橋、主拱圈、基礎等失穩(wěn)破壞機制，發(fā)現(xiàn)臺頂兩側、拱圈拱頂至1/4拱圈及橋體表面轉折點為應力集中和位

5、移突變點。
　　 (7)在強震區(qū)拱橋安全評價指標構建原則的基礎上，依據強震區(qū)拱橋的特點建立了強震區(qū)拱橋安全評價指標體系以及量化方法，采用不確定層次分析法，并與模糊綜合評判法相耦合，建立了計算強震區(qū)拱橋安全體系評價系統(tǒng)。評價結果對強震區(qū)拱橋的前期防護和后期修復都有一定的參考價值和指導意義。
　　 (8)針對強震區(qū)拱橋整體及局部安全性態(tài)，主要從下部結構及地基基礎等方面入手，研發(fā)了墩臺液化地基膨脹樁擠壓加固技術、橋臺自平衡預應