装配式梁桥地震响应分析

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近年来,随着我国对科技创新的关注度不断提升,高速公路建造中的新结构层出不穷。而桥梁作为高速公路的重要组成部分,一旦受地震作用而倾覆或倒塌将造成重大的后果。并且我国很多人民生活在抗震设防烈度较高地区,过去几十年,频繁的地震灾害已经造成了一次又一次难以挽回的损失。同时,随着人工成本的急剧上升和国人环境保护意识的提高,装配式桥梁已成为时代发展的趋势。本文首先整理了一些地震对桥梁结构的破坏案例,然后介绍了装配式桥梁的发展概况和特点,用以作为全文的背景。而后总结了一些桥梁地震响应分析方法,并重点介绍了反应谱法的理论,同时介绍了装配式桥墩节段拼装的主要连接方式,用以作为建模和对比分析的理论依据。首先,结合本文的工程背景,即北京至雄安新区高速公路河北段,使用有限元程序Midas Civil 2015建立了 5x40m现浇梁桥的整桥抗震模型,在介绍了自振特性的求解方法的基础上,首先进行了现浇梁桥整桥的自振频率和振型的解读,之后对现浇梁桥整桥进行了反应谱分析,得出了现浇梁桥在E1和E2地震作用下的结构计算结果。其次,使用Ansys有限元软件建立了装配式和现浇桥墩的局部分析模型,基于Ansys软件的批处理方法,编写了结构的批处理命令,将墩柱的纵向尺寸、横向尺寸均参数化处理,以结构顶缘位移为控制条件,进行批量计算。通过批处理试算得出需要折减的桥墩参数,最后得到折减后桥墩尺寸。然后,使用有限元程序Midas Civil 2015建立了 5x40m折减后的装配式梁桥的整桥抗震模型,并进行了反应谱分析,得出了装配式梁桥在E2地震作用下的结构抗震计算结果。最后,进行了装配式梁桥与现浇梁桥的对比分析,得出了最终结论,即装配式梁桥桥墩的桥墩承载力略低于现浇梁桥桥墩的桥墩承载力;装配式梁桥桥墩的墩顶位移与现浇梁桥桥墩的墩顶位移相差不大;装配式梁桥桥墩的塑性铰区剪力与现浇梁桥桥墩相差不大,以上计算结果均满足规范的设计要求,可知装配式梁桥的抗震能力满足使用要求,可以在北京至雄安新区高速公路河北段中投入使用。
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