地震作用下山区大跨度连续梁桥弹塑性分析

来源 :重庆交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fresco_xp
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
延性抗震体系的提出,使结构进行弹塑性抗震分析成为必要性,目前国内外学者主要围绕弹塑性分析理论及有限元数值模型开展研究,桥梁结构的弹塑性分析是工程界的一大研究热点。当强震来临时,桥梁结构在纵横向均会发生较大地震响应,较大的位移可能会引发主梁与桥台或挡块的碰撞效应,最终造成支座损伤、落梁等破坏,较大的内力可能导致桥墩弯曲或剪切破坏,进而造成上部结构的倒塌。大跨径连续梁桥在地震作用下的响应特征又与常见的中小跨径简支梁桥有着明显区别。各方面原因来看,对大跨径连续梁进行弹塑性抗震性能研究非常有必要。本文以西南山区某连续梁桥为背景,针对普通地震和近断层地震时桥梁结构弹塑性响应与抗震性能分别进行研究,所做工作主要如下:1、在阅读大量文献资料的基础上,系统性的概述了非线性单元的类型及计算原理,总结了支座的非线性特性、主梁与桥台碰撞效应、桩土作用效应、弹塑性钢筋混凝土挡块在Midas Civil软件中的模拟方法,建立精细化的分析模型。2、根据我国最新桥梁抗震规范,选取三条与目标谱拟合度较高的地震波,另人工合成一条竖向波,对结构进行四种地震输入方式下非线性动力时程分析,结果表明:横桥向和顺桥向位移响应与竖向位移响应都没有耦合关系;横桥向地震作用时对纵横向内力均产生影响,而纵桥向地震作用时仅对纵向产生内力响应。3、为研究桥墩塑性铰转动情况和发展规律,采用IDA分析方法,建立墩底塑性铰区曲率参数的IDA曲线,结果表明:随着PGA的增大,墩柱的曲率延性值越来越大,墩柱的屈服程度不断增大,塑性较区弯矩-曲率曲线越来越饱满。墩柱进入中等破坏阶段后,结构刚度急剧减小,结构变形和内力变化幅度越来越大。4、为研究不同因素对连续梁桥弹塑性响应的影响,针对连续梁桥自身结构特点,选取了桩土作用效应、桥台碰撞刚度、桥墩刚度、挡块与主梁间隙及挡块强度等五个参数,分析了由此导致的结构响应的变化规律。结果表明:(1)当有顺桥向地震输入时是否考虑桩土相互用对2#桥墩底弯矩、剪力和轴力影响较大,考虑桩土结构作用后弯矩最大改变了7.77%,剪力最大改变了3.92%,轴力最大改变了0.72%;当有横桥向地震输入时,两种模型的1#和2#桥墩底弯矩、剪力和轴力均差别较小,考虑桩土作用后弯矩最大改变了2.02%,剪力最大改变了2.38%,轴力最大改变了1.52%。(2)随着桥台处碰撞刚度的递增,各响应值均逐渐变小,从墩顶至墩底变化趋势一样;在碰撞刚度较小时,各响应值随刚度变化幅度较大,但刚度较大时,响应值几乎重合,变化值甚小。梁端与桥台的碰撞效应可以减轻桥墩塑性铰区的抗震压力。(3)随着桥墩刚度的减小,横桥向墩顶位移逐渐增大,弯矩逐渐减小,剪力先减小后增大,纵桥向内力逐渐减小,墩顶位移逐渐增大。桥墩刚度对临近固定墩一侧的碰撞效应影响较大,对临近活动墩一侧的碰撞效应影响较小。(4)随着挡块强度的增大墩底内力和曲率呈波动性增长,内力最大增长了27.5%,曲率最大增长了65.79%,主墩支座变形整体出现先“快速”后“缓慢”降低趋势;随着挡块间隙的增大墩底内力和曲率呈先增大再减小后趋于稳定趋势,1#墩和2#墩顶支座变形总体呈增大趋势。挡块强度与间隙均对桥台处支座影响微弱。5、为研究近断层地震下连续梁桥弹塑性响应特征,选取了12组具有不同脉冲特点的近断层地震动作为输入,分析了不同脉冲周期、地震动类型及Ap/Vp等参数对连续梁桥地震响应的影响,以及由此导致的结构响应的变化规律,并评估了有无脉冲效应对抗震性能的影响。结果表明:(1)长、中和短三种脉冲周期的近断层地震动对结构响应影响不同,不同脉冲周期对弯矩、位移和剪力响应影响显著,弯矩、位移和剪力在中等周期地震作用时响应值明显最大,说明近断层桥梁抗震设计时需要考虑脉冲周期对结构影响。(2)近断层脉冲效应地震动相较于近断层无脉冲效应地震波显著增加了固定墩纵横向内力和变形,活动墩的横向内力和变形,以及两桥墩的弹塑性行为。近断层无脉冲效应地震与远场普通地震响应值相差较小。(3)其中固定墩纵、横向和活动墩横向地震响应的变化规律总体相似,均随着Ap/Vp值的增大呈下降的趋势,而活动墩的纵向地震响应的变化趋势平缓,受Ap/Vp值影响较小,计算结果相对集中,整体固定墩抗震需求比活动墩更大。Ap/Vp可作为抗震设计的补充指标。(4)脉冲型地震动对大跨连续梁桥的抗震性能有明显影响,相对于无脉冲地震,抗弯能力需求比最小为0.613,抗剪能力需求比最小为0.584,抗变形能力需求比最小为1.257。近断层大跨度连续梁桥抗震设计中,近断层的脉冲效应是降低抗震能力的重要因素。
其他文献
在重庆市自然科学基金“装配式组合梁双非耦合结构行为及计算理论研究”(cst2018jcyj AX0509)的资助下,为研究集束键群装配式组合梁抗弯刚度的非线性变化规律和变形分析方法,开展以集束度(定义为单排预留孔中剪力键数量/全梁剪力键数量)为试验参数的装配式群钉组合梁加载试验,推导装配式组合梁加载至破坏阶段的非线性刚度及变形计算方程,进行装配式组合梁变形影响参数分析,并结合有限元探讨了装配式组合
为了减少传统燃油汽车对石油的消耗和环境的污染,电动汽车逐步被世界各国所重视。而纯电动汽车能源系统的锂电池性能、寿命和安全性存在受工作环境温度影响较大的缺陷,所以有必要设计合理的电池热管理系统来使电池始终处于合理的温度范围内。本文主要针对方形磷酸铁锂电池的热问题和散热结构设计进行了研究。通过对电池不同倍率下的充放电测试,将温度变化进行了采集。之后,用实验电池的数据构建了电池的三维几何模型,进行了数值
随着城市公共交通载荷的日益增加,地铁成为扩大城市地下空间的主要手段。虽然我国的城市地铁建设取得了巨大成就,但由于地铁车站施工具有建设周期长、施工工艺技术复杂、不可预见风险多等特点,在工程建设中时常发生施工事故。实际上,安全风险的爆发蕴藏在一个复杂因素的耦合系统中。而宁波的软土地质特点,使得其在多种风险因素耦合作用下,极有可能由于车站基坑变形过大而造成风险事故的发生。基于此,本文以宁波地铁红联站为工
塑料具有易成型性、高稳定性、高强度性以及良好的绝缘性等特点,能够有效地减磨、减震和降噪。随着轻量化和节能化等概念的提出,“以塑代钢”的理念逐渐覆盖了各领域,塑料已经在金属、木材以及无机材料等方面起到了良好的替代效果。在汽车制造领域中,塑料件在汽车上的比重逐渐增加,其中保险杠作为较早转变为塑料制品的部件,在注塑成型方面已经了有不少的研究。但保险杠作为最重要的汽车保护件,聚丙烯(pp)保险杠的强度已经
随着我国西南地区的发展,山区高速公路隧道的数量开始快速增多,小净距隧道作为最常见的隧道类型,因为其施工的便捷加上成本较低,被广泛应用于山区隧道工程建设。但由于小净距隧道洞口段的地质条件与地形条件较差,不合理的施工会导致围岩变形过大甚至坍塌,造成人员伤亡与经济损失。由于岩层的节理分布往往会导致隧道出现地质偏压现象,而这种情况下围岩和支护结构的变形受力相对于地形偏压隧道来说更为复杂,特别是小间距隧道,
随着碳纤维增强复合材料(CFRP)加固技术在土木工程领域的广泛应用,服役环境中CFRP加固结构耐久性问题日益突出,而湿热环境对CFRP-混凝土界面粘结性能影响较大,因此研究湿热环境下CFRP加固RC梁(钢筋混凝土梁)损伤机理具有重要的科学意义与工程应用价值。本文依托国家自然科学基金重大科研仪器研制项目“复杂环境下结构疲劳实验系统研制”(No.11627802),探究CFRP加固RC梁湿热环境/荷载
近年来,我国基础设施建设行业飞速发展取得了伟大成绩,其中曲线梁桥由于具有良好的线形、外形美观、具有交通转向功能而广泛运用于城市桥梁中。但是近些年来,桥梁倾覆事故发生频繁,引起技术人员的高度重视。目前,对曲线梁桥抗倾覆稳定性能的相关评价方法还不够深入,前人学者研究所采用的倾覆轴线法计算抗倾覆稳定性系数将梁体理想化为刚体而忽略了其处于弯、剪、扭的复合受力和弹性变形状态使得结果与实际有稍许差别。因此本文
隧道建设作为地下空间的重要工程,其安全性问题受到了广泛关注。但目前针对支护结构可靠性的研究还较少,即对隧道工程的风险预测及有效安全评估还存在不足。对此,本文以重庆市奉节县境内柏村沟隧道开挖工程为工程研究背景,借助MIDAS/GTS和FLAC3D软件以及MATLAB软件和origin软件,研究了巴东组地质围岩下隧道施工过程中初期支护的可靠性问题,主要研究内容如下:(1)首先介绍了隧道围岩的蠕变特性,
地震给桥梁带来的震害,尤其是后续的次生灾害,给国家和人民造成了难以估量的损失,因此对桥梁的抗震性研究显得格外重要,而简支梁和连续梁桥因其适用性强、构造简单、容易标准化、利于施工等优点被广泛应用在中小跨径的桥梁中。这类桥梁一般采用板式橡胶支座,传统的抗震设计是通过桥墩负担结构的地震力来抵抗地震作用的,该设计方法具有较大的局限性,其经济性欠佳。为了改善传统抗震设计理念的不足,因此有必要寻找一种新的抗震
钢桁架桥梁因拼装方便、钢材用量省、跨越和承载能力强、通透性和耐用性好被广泛应用于铁路桥梁中。节点板作为钢桁架桥梁中连接各杆件的重要连接部件,由于焊接和施工技术导致的初始缺陷,在疲劳载荷作用下很容易产生疲劳问题,节点板的疲劳破坏已成为钢桁架桥梁疲劳破坏的主要原因之一。因此研究钢桁节点板的疲劳破坏机理以及对节点细节处疲劳裂纹扩展寿命进行评估对以后钢桥的正常运营以及对钢桥疲劳事故的预防都有一定的实践意义