高墩大跨曲線連續(xù)剛構(gòu)橋梁地震響應的設(shè)計參數(shù)研究.pdf

1、我國西部大部分地區(qū)屬山嶺重丘區(qū)，山高谷深、地形險峻。山區(qū)修建的橋梁，特別是高等級公路上的橋梁，其特點是橋墩高，跨徑大，結(jié)構(gòu)平面線形復雜。這些地區(qū)很多處于地震多發(fā)帶，地震作用不可忽略。與中小跨徑橋梁相比，高墩大跨徑橋梁特別是曲線橋梁結(jié)構(gòu)的地震響應及抗震設(shè)計更為復雜。我國現(xiàn)行《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》(JTJ004-89)中只對跨徑不超過150m的梁橋和拱橋作出了規(guī)定，而對于跨徑超過150m的橋梁則未有涉及。我國現(xiàn)行《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范》(

2、GBJ111-87)雖沒有適用跨徑范圍限制，但明確要求“有特殊抗震要求的建筑物和新型結(jié)構(gòu)應進行專門研究設(shè)計”。因此，對該類橋梁的動力性能及地震響應分析進行專題研究很有必要，并已經(jīng)列為國家西部交通建設(shè)科技項目。 論文主要針對高墩大跨徑曲線連續(xù)剛構(gòu)橋的地震響應進行了大量的數(shù)值計算分析，初次系統(tǒng)地研究了結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)對該類橋梁地震響應的影響規(guī)律。基于空間剛架結(jié)構(gòu)的有限元方法，利用ANSYS程序建立了考慮多因素的分析模型，采用了模態(tài)分離技

3、術(shù)對室內(nèi)曲線連續(xù)剛構(gòu)橋進行了動力試驗，驗證了模型建立的正確性。 論文首次利用正交試驗表對高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋地震響應的敏感性參數(shù)進行了數(shù)值計算，分別考慮了墩高、下部結(jié)構(gòu)計算模式、行波效應、結(jié)構(gòu)跨數(shù)、地震波種類等參數(shù)對橋梁結(jié)構(gòu)地震響應的影響，結(jié)果表明影響高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋地震響應的敏感性參數(shù)為墩高及下部結(jié)構(gòu)計算模式。 對曲線連續(xù)剛構(gòu)的下部結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)進行了單因素分析，分別研究了墩底固結(jié)和樁土作用下單雙薄壁墩、雙薄壁墩截面形式

4、、雙薄壁墩間距、墩梁剛度比、系梁的設(shè)置等結(jié)構(gòu)型式或設(shè)計參數(shù)對曲線連續(xù)剛構(gòu)橋動力性能的影響，并以Elcentro波為例對結(jié)構(gòu)進行線彈性地震時程分析。結(jié)果表明，樁土作用對曲線連續(xù)剛構(gòu)橋地震響應的影響比較大，墩梁剛度比及系梁設(shè)置的道數(shù)會改變橋梁縱橫向的剛度比，從而影響結(jié)構(gòu)的振型序列和關(guān)鍵部位的地震響應，從動力性能上看，應盡量少設(shè)置系梁；而系梁設(shè)置的位置則對結(jié)構(gòu)地震響應影響不明顯；與單薄壁墩相比，采用雙薄壁墩可以明顯改善橋梁的地震響應；在材料用

5、量相當?shù)那闆r下，雙薄壁實心墩橋梁綜合地震響應小于空心墩的地震響應；雙薄壁墩間距在常見的范圍內(nèi)(跨徑的1/20～1/25)變化時結(jié)構(gòu)地震響應的變化很小。 分別研究了圓心角、主梁高跨比、主梁寬跨比、橋梁結(jié)構(gòu)跨數(shù)等上部結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)對曲線連續(xù)剛構(gòu)橋地震響應的影響，并給出了曲線橋與直橋頻率比的回歸關(guān)系式。研究表明，如果不考慮扭轉(zhuǎn)，在相同條件下，曲線連續(xù)剛構(gòu)橋綜合抗震性能優(yōu)于直橋的抗震性能，當曲線剛構(gòu)橋的單跨圓心角小于30°時，曲線橋結(jié)構(gòu)可