论文部分内容阅读
曲线梁桥已广泛的运用于高速公路匝道和城市高架桥,但由于曲线梁桥受力特性复杂,导致其在近年来的各大地震中受损情况严重,且常出现爬移现象。调研发现曲线梁桥不同的上下部连接构件、限位构件以及不同的结构参数会导致结构的抗震性能存在较大差异。鉴于此,本文分别利用了反应谱法、时程分析法,并结合有限元分析软件,以一座位于高烈度区的高速公路匝道上的小半径曲线预应力混凝土(Pretensioned Concrete PC)连续曲线箱梁桥为依托工程,展开了小半径曲线梁桥的抗震性能研究,分析了不同地震动加速度、曲率半径、桥墩高度、挡块参数、支座约束体系对曲线梁桥地震动响应的影响。主要研究工作内容以及成果如下:
(1)对同类型预应力混凝土曲线梁桥的高速匝道桥做了调研分析,共计30座;并利用有限元软件,分析了曲线梁桥在恒载、预应力和温度作用下主梁及支座的变形情况,发现与调研情况较为相符。结果表明,曲线梁桥在日常运营过程中常出现不可靠自身恢复的支座剪切变形、伸缩缝间距变化、抗震挡块损伤等情况的发生,严重时将对整个结构的抗震性能产生影响。
(2)基于多重Ritz法,分析了不同曲线梁桥结构参数对结构动力特性的影响。结果表明,曲线梁桥的振型是相互耦合的,不可能出现单一方向的振动。曲率半径变化对的曲线梁桥动力特性的影响主要是在高阶频率,而墩高变化在低、高阶都有相对明显的影响,墩高越高结构自振频率越低。
(3)基于反应谱分析方法,分析总结了不同曲率半径、不同墩高变化与地震动输入角度对曲线梁桥的地震动响应影响规律。分析结果显示,不同曲率半径下的曲线梁桥结构不同关键部位其最不利地震动输入角度不同,地震需求不一致,需要综合考虑才能让结构在整体上达到一个良好的控制效果;从响应结果来看,曲线梁桥在对横桥向的地震激励比较敏感;随着曲率半径减小,上部结构的径向位移和墩底的径向剪力越大;随着墩高的增加,墩底剪力减弱,但是墩顶位移和主梁位移明显增加,会加大主梁纵横向的碰撞效应和落梁风险。
(4)基于时程分析方法,结合ANSYA和MADIS软件分析了不同支座约束体系,“爬移”引起的结构参数变化,挡块强度和间隙变化对结构地震响应的影响,并对铅芯橡胶隔震支座的减隔震性能做了对比分析。得到了各设定参数变化对结构的影响规律、不同约束体系下各结构部件的损伤模式以及爬移所致的结构地震动响应变化规律。
(1)对同类型预应力混凝土曲线梁桥的高速匝道桥做了调研分析,共计30座;并利用有限元软件,分析了曲线梁桥在恒载、预应力和温度作用下主梁及支座的变形情况,发现与调研情况较为相符。结果表明,曲线梁桥在日常运营过程中常出现不可靠自身恢复的支座剪切变形、伸缩缝间距变化、抗震挡块损伤等情况的发生,严重时将对整个结构的抗震性能产生影响。
(2)基于多重Ritz法,分析了不同曲线梁桥结构参数对结构动力特性的影响。结果表明,曲线梁桥的振型是相互耦合的,不可能出现单一方向的振动。曲率半径变化对的曲线梁桥动力特性的影响主要是在高阶频率,而墩高变化在低、高阶都有相对明显的影响,墩高越高结构自振频率越低。
(3)基于反应谱分析方法,分析总结了不同曲率半径、不同墩高变化与地震动输入角度对曲线梁桥的地震动响应影响规律。分析结果显示,不同曲率半径下的曲线梁桥结构不同关键部位其最不利地震动输入角度不同,地震需求不一致,需要综合考虑才能让结构在整体上达到一个良好的控制效果;从响应结果来看,曲线梁桥在对横桥向的地震激励比较敏感;随着曲率半径减小,上部结构的径向位移和墩底的径向剪力越大;随着墩高的增加,墩底剪力减弱,但是墩顶位移和主梁位移明显增加,会加大主梁纵横向的碰撞效应和落梁风险。
(4)基于时程分析方法,结合ANSYA和MADIS软件分析了不同支座约束体系,“爬移”引起的结构参数变化,挡块强度和间隙变化对结构地震响应的影响,并对铅芯橡胶隔震支座的减隔震性能做了对比分析。得到了各设定参数变化对结构的影响规律、不同约束体系下各结构部件的损伤模式以及爬移所致的结构地震动响应变化规律。