高架橋梁地震碰撞分析及控制.pdf

1、強(qiáng)烈地震作用下，高架橋梁相鄰橋跨之間由于存在動(dòng)力特性的差異，或者受到非一致地震動(dòng)作用的影響，容易遭受碰撞破壞。強(qiáng)烈地震作用下高架橋梁碰撞過程中存在復(fù)雜的材料非線性、幾何非線性和接觸非線性，碰撞機(jī)理復(fù)雜。此外，針對(duì)地震所引發(fā)的高架橋梁碰撞，如何采用工程措施降低結(jié)構(gòu)的震害，是需要迫切解決的問題。
　　本文針對(duì)高架橋梁在強(qiáng)烈地震作用下的碰撞機(jī)理及控制措施，采用顯式非線性有限元分析技術(shù)和簡化分析方法相結(jié)合的方法，研究了地震碰撞破壞機(jī)理和控

2、制方法，主要內(nèi)容包括：
　?。?）通過顯式非線性有限元分析軟件LS-DYNA，針對(duì)某三跨簡支懸臂梁橋的精細(xì)化建模，研究了地震動(dòng)幅值、主梁周期、伸縮縫間距和支座阻尼比等結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對(duì)結(jié)構(gòu)碰撞動(dòng)力特性的影響及結(jié)構(gòu)的碰撞機(jī)理。
　?。?）針對(duì)在高架橋梁伸縮縫處安裝橡膠緩沖材料，以減輕強(qiáng)震作用下高架橋梁碰撞的工程技術(shù)措施，通過顯式非線性有限元精細(xì)化建模和分析，研究了橡膠緩沖材料的剪切模量、厚度和摩擦系數(shù)等參數(shù)對(duì)減輕結(jié)構(gòu)碰撞動(dòng)力響應(yīng)的

3、影響。探討了采用橡膠緩沖材料減輕高架橋梁地震碰撞的可行性以及材料參數(shù)選擇的方法。
　?。?）通過理論與試驗(yàn)相結(jié)合的技術(shù)手段，研究了采用MR阻尼器對(duì)高架橋梁在強(qiáng)烈地震作用下碰撞動(dòng)力響應(yīng)的半主動(dòng)控制方法。分析過程中以Kelvin和Hertz阻尼模型模擬結(jié)構(gòu)間的碰撞，基于LQG控制算法提出了高架橋梁碰撞的半主動(dòng)控制策略，并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。此外，基于高架橋梁模型振動(dòng)臺(tái)碰撞試驗(yàn)結(jié)果，建立了一套識(shí)別了Kelvin和Hertz阻尼模型的方法。分

4、析結(jié)果表明，目前以結(jié)構(gòu)軸向剛度作為Kelvin模型碰撞剛度的取值方法，與試驗(yàn)所識(shí)別的結(jié)果存在較大差異，如何對(duì)碰撞簡化分析模型參數(shù)進(jìn)行合理取值，是值得進(jìn)一步深入研究的課題。
　?。?）針對(duì)雙向地震作用下，高架橋梁由于微小質(zhì)量偏心所引起的非軸向點(diǎn)面碰撞，提出了高架橋梁二維點(diǎn)接觸碰撞的摩擦接觸模型，并建立了相應(yīng)的力學(xué)分析模型。通過雙向地震動(dòng)輸入下的高架橋梁振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)，驗(yàn)證了摩擦接觸模型以及所建立的結(jié)構(gòu)力學(xué)分析模型用來模擬結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)碰撞