鉸接構(gòu)造框架式曲線梁橋三維地震反應(yīng)的研究.pdf

1、橋梁是公路的重要組成部分，一旦遭受地震破壞，不僅經(jīng)濟(jì)損失巨大，后期修復(fù)困難，更會(huì)造成交通癱瘓，救災(zāi)物資運(yùn)輸緩慢，導(dǎo)致災(zāi)區(qū)的傷員無法得到及時(shí)救治，間接損失無法估量。隨著人類科技的飛速發(fā)展，大跨徑、高橋墩、復(fù)雜結(jié)構(gòu)形式的橋梁不斷被建設(shè)應(yīng)用，在地震作用下這些復(fù)雜形式橋梁的動(dòng)力反應(yīng)及非線性行為已經(jīng)成為學(xué)術(shù)界和工程界探討的重點(diǎn)。
　　鉸接構(gòu)造框架式曲線梁橋在美國的高速公路建設(shè)中被廣泛使用，由于這一橋型往往具有高橋墩、大跨徑，并包含框架結(jié)構(gòu)、

2、鉸接構(gòu)造的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其動(dòng)力性能十分復(fù)雜，在近幾次的大地震中，其遭受的破壞十分嚴(yán)重。因此，對(duì)這一橋型的地震反應(yīng)進(jìn)行深入研究并明確非線性損傷過程具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和巨大的工程需求背景。本文結(jié)合加利福尼亞州的Yuba曲線橋及橋址附近的三維Northridge地震波針對(duì)鉸接構(gòu)造框架式曲線梁橋進(jìn)行動(dòng)力分析，深入研究這一橋型的地震反應(yīng)和非線性損傷過程。主要的研究內(nèi)容及創(chuàng)新成果如下:
　　1、系統(tǒng)地歸納了鉸接構(gòu)造框架式曲線梁橋的非線性動(dòng)力模型的

3、建立方法和過程。介紹了混凝土、鋼筋的材料本構(gòu)模型;總結(jié)了橋臺(tái)土壤彈簧、橋臺(tái)剪力鍵、橋梁內(nèi)部彈性支撐墊的非線性模型的模擬理論和方法;對(duì)比了橋梁碰撞的非線性模型，并使用考慮了滯回阻尼的赫茲模型模擬橋梁的碰撞單元;創(chuàng)新性地提出了鉸接構(gòu)造的細(xì)部模擬方法。
　　2、研究鉸接跨的非線性損傷過程及鉸接點(diǎn)兩側(cè)縱向間距對(duì)鉸接跨損傷過程的影響。采用細(xì)分模型和簡化模型分別對(duì)鉸接梁跨進(jìn)行局部模擬，通過對(duì)比模型數(shù)據(jù)研究兩種模型的準(zhǔn)確程度和適用范圍;通過Pu

4、shover分析研究鉸接構(gòu)造內(nèi)部的彈性橡膠支座、縱向限位鋼束、橫向受壓彈性支撐墊、橫縱向碰撞單元及鉸接跨根部梁段的非線性過程及損傷次序;在細(xì)分模型中改變鉸接點(diǎn)兩側(cè)梁段的縱向間距，通過Pushover分析獲得縱向間距及縱向碰撞對(duì)鉸接構(gòu)造內(nèi)各限位裝置及梁跨根部梁段的非線性過程的影響。
　　3、研究轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)曲線橋動(dòng)力特性的影響，確定曲線橋建模的最優(yōu)質(zhì)量布置形式?？偨Y(jié)曲線橋建模的四種常用質(zhì)量布置形式;對(duì)四種質(zhì)量布置下Yuba曲線橋模型進(jìn)

5、行特征值分析，對(duì)比模型的自振周期、基本振型和高階振型，研究轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的輸入對(duì)曲線橋自振狀態(tài)的影響;選用2.0倍的Northridge地震波對(duì)四種質(zhì)量布置下的Yuba曲線橋模型進(jìn)行非線性時(shí)程分析，通過分析結(jié)果研究轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的輸入對(duì)曲線梁橋的主梁位移、橋墩彎矩曲率及橋墩扭矩的影響;并最終確定曲線橋動(dòng)力模型的最優(yōu)質(zhì)量布置形式。
　　4、鉸接構(gòu)造框架式曲線梁橋的三維地震反應(yīng)的研究。通過對(duì)比三維地震荷載和二維地震荷載作用下Yuba曲線橋的主梁位