大跨度鐵路鋼管混凝土拱橋的抗震分析.pdf

1、拱橋是一種古老的橋梁形式,具有跨越能力大、承載能力高、穩(wěn)定性和耐久性好、建筑材料豐富、工程造價(jià)低、養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用少、橋型宏偉壯觀等特有優(yōu)勢(shì)。隨著新材料的應(yīng)用,拱橋的跨越能力越來(lái)越大。尤其是鋼管混凝土拱橋由于承載力高、跨越能力強(qiáng)、抗震性能好、施工方便而發(fā)展迅速。我國(guó)是多地震的國(guó)家,鋼管混凝土拱橋在地震區(qū)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。
　　 世界各國(guó)都非常重視橋梁抗震的理論研究和設(shè)計(jì)實(shí)踐,并且根據(jù)本國(guó)國(guó)情,基本都制定了結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防原則與抗震設(shè)計(jì)

2、規(guī)范。我國(guó)在鐵路方面也制定了相應(yīng)的《鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》,但此規(guī)范只適用于跨度小于150m的鋼梁及跨度小于120m的鐵路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土等梁式橋的抗震設(shè)計(jì)。大跨度拱橋由于大尺度性,其受力特性與普通小跨徑橋梁有較大的差別,抗震設(shè)計(jì)應(yīng)另行研究。
　　 本文以包西鐵路上一座下承式鋼管混凝土拱橋?yàn)楣こ瘫尘?采用有限元軟件MIDAS建立全橋空間有限元模型,做了以下四個(gè)方面的工作:
　　 (1)在分析了該橋自振特性的基礎(chǔ)上

3、,分別沿橋梁縱向、橫向、豎向輸入反應(yīng)譜,分析了該橋的地震反應(yīng)。以拱肋的內(nèi)力和位移為研究對(duì)象,分析了恒載初始內(nèi)力引起的幾何非線性對(duì)該橋自振特性及地震反應(yīng)的影響。
　　 (2)考慮幾何非線性對(duì)地震反應(yīng)的影響,分別采用縱向輸入、橫向輸入和豎向輸入三種方式輸入地震波,繪出了三種激勵(lì)下拱腳、L／4、3L／8及拱頂?shù)汝P(guān)鍵截面的內(nèi)力和位移隨輸入方向不同的變化圖,并對(duì)其進(jìn)行了分析,研究表明幾何非線性對(duì)大跨度鐵路下承式鋼管混凝土拱橋的影響不十分顯

4、著。為了得出一些共性的結(jié)論,本文將部分文獻(xiàn)中有關(guān)下承式鋼管混凝土拱橋非線性的結(jié)論做了歸納總結(jié),通過(guò)對(duì)比分析得到了一些可供參考的結(jié)論。
　　 (3)對(duì)該橋分別輸入三條多遇地震下的已有地震加速度記錄,采用動(dòng)力時(shí)程分析法對(duì)該橋進(jìn)行了一致激勵(lì)下縱向、橫向、豎向、縱+豎、橫+豎、縱+橫+豎六種方輸入方式下的地震反應(yīng)分對(duì)比,研究拱肋內(nèi)力和位移的變化,并找出了對(duì)應(yīng)于該橋的最不利輸入方式。
　　 (4)考慮材料非線性對(duì)大跨度鋼管混凝土拱