山区高低墩连续梁桥地震响应分析与减隔震研究

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21世纪以来我国实施西部大开发的伟大战略,实现了西部及西南区域交通运输的急速发展,也使得我国西部及西南区域的桥梁基础建设取得了跨越式发展。但西部及西南区域地形大部分为丘陵山岭,且处在高烈度区域和地震多发地带,这些复杂的地形,环境等因素都给桥梁设计的抗震方面带来了巨大的难题。本文依托西藏某具体的工程项目,利用Midas Civil软件开展了高墩桥梁、低墩桥梁以及高低墩混合桥梁的地震力分布规律的建模、计算、分析;探究了地震力分布与桥墩刚度之间的关系,提出了连续桥梁桥墩刚度比值的合理取值范围;最后研究了减隔震设计对于等墩高连续桥梁的适用高度。主要研究内容和成果如下:(1)通过运用Midas Civil软件对不同边界条件下的高墩、低墩、高低混和墩桥梁进行建模、计算、分析,得出在x+z地震输入下,桥墩地震力的分布与桥墩的组合抗推刚度基本成正相关的线性关系,刚度相对大的低墩承受了大部分的地震作用;在y+z地震输入下,桥墩地震力的分布与桥墩的组合抗推刚度大体上成反相关的线性关系,刚度相对小的高墩承受大部分的地震作用;低墩的桥梁采用减隔震支座能有效地减小各桥墩的地震力,但随着桥墩高度的不断增加,减少的幅度会越来越小。(2)通过运用Midas Civil软件研究了中间墩墩高变化且其余桥墩墩高不变时的墩底内力以及位移情况,得出当相邻桥墩线刚度比小于0.5时,弯矩需求趋于集中在较高的桥墩,当相邻桥墩线刚度比大于2.0时,尽管相邻桥墩墩底弯矩分布逐渐趋于平均,但是较高、较柔的桥墩会产生较大的顶底相对位移,因此推荐相邻桥墩线刚度比的合理取值范围为0.5~2.0。(3)通过运用Midas Civil软件分析了同一联桥墩墩高相等的连续梁桥的地震力和位移,得出当采用减隔震支座与采用传统支座的桥墩组合抗推刚度之比小于0.9时,铅芯隔震橡胶支座可将桥墩墩底地震力和墩顶位移降低10%以上,这样即可认为减隔震支座适用,再根据桥梁墩身抗推刚度以及组合抗推刚度的计算方法即可推算出减隔震设计适用的临界墩高,从而指导实际工程的设计。
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