高墩大跨徑連續(xù)剛構橋彈塑性地震反應分析.pdf

1、高墩大跨徑連續(xù)剛構橋已成為西部地區(qū)公路線路穿越崇山峻嶺和高原溝壑時首選橋型。由于高墩大跨徑連續(xù)剛構橋的跨徑及各墩高差較大，其結構特性相對一般的低墩橋梁更加復雜，由此導致其地震反應特點與一般橋梁也有所不同，尤其是高墩與低墩的地震反應特性有很大的差異、大震作用下橋梁結構非線性特性、樁-土相互作用、多點激勵以及行波效應等問題，導致結構地震反應更加復雜，因此有必要研究高、低墩地震反應和非線性地震反應特點。由于現行的《公路工程抗震設計規(guī)范》僅適用

2、于橋墩高度不超過30m的橋梁，而且高墩大跨徑橋梁的震害資料嚴重匱乏，抗震設計經驗還不豐富。所以研究高墩大跨徑連續(xù)剛構橋，即研究其高低墩以及非線性等的地震反應特點，對于此類橋梁結構的合理的抗震設計和未來的抗震鑒定加固都有重要的意義。 針對上述問題，本文以一座高墩大跨徑連續(xù)剛構橋為例，分別建立了墩底固結模型、樁-土相互作用模型以及大質量模型，采用大型通用有限元程序ANSYS進行了線彈性與彈塑性地震反應分析，論文中主要考慮以下幾點：

3、 1)考慮了豎向地震動的影響； 2)利用改進Penzien模型建立樁-土相互作用彈簧、土層間剪切彈簧； 3)采用大質量模型進行多點激勵與行波效應的分析： 4)根據《公路工程抗震設計規(guī)范》(JTJ004-89)計算塑性鉸長度； 5)采用Hognested模型建立混凝土非線性應力-應變關系； 6)采用Mander模型建立塑性鉸區(qū)約束混凝土的應-應變關系。 通過以上各模型間地震反應的對比分

4、析，得出以下主要結論： 1)豎向地震動對橋墩的軸力、主梁的順橋向內力響應有一定影響； 2)橫橋向地震作用下結構反應相比順橋向地震作用下復雜； 3)順橋向激勵矮墩內力響應大，橫橋向激勵高墩內力響應大； 4)結構順橋向的可承載力相對薄弱，而順橋向地震作用下低墩遭受大的內力，故低墩遭受破壞的概率要大于高墩； 5)橫系梁對橋墩軸力和順橋向彎矩有影響，在橫系梁處值出現突變； 6)考慮樁-土相互作用，

5、橋梁結構基頻減?。?7)考慮樁-土相互作用，高墩墩底截面的各項內力響應都減小，墩頂截面位移響應增大；主梁橫橋向響應分量增大，軸力當橫橋向激勵時減小，順橋向激勵時則增大； 8)考慮樁-土相互作用，采用無約束混凝土非線性應力-應變關系，在墩底及墩頂截面表現出了復雜的變化規(guī)律，無規(guī)律可循；橋墩橫橋向位移峰值增大，高墩增幅大于矮墩； 9)考慮樁-土相互作用，橋墩塑性鉸區(qū)采用約束混凝土應力-應變關系，順橋向激勵時，各橋墩墩

6、底及墩頂軸力、順橋向響應值都有一定程度的增大，墩頂位移增大；橫橋向激勵時，各橋墩的內力響應分量及位移變化微小；表明，考慮箍筋約束作用后，順橋向激勵時，提高了橋墩的延性，而橫橋向激勵時，不能提高橋墩的延性； 10)多點激勵時，順橋向的各項內力以及位移響應的峰值都有很大程度的增加，主梁的各項內力響應峰值增大很多； 11)行波效應對高矮墩的影響不同； 12)考慮行波效應，采用混凝土的非線性應力-應變關系，橋墩的軸力及順