既有独柱墩曲线梁桥抗倾覆稳定性及抗震分析

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随着我国城市化建设的深入推进,独柱墩曲线梁桥凭借可以适应各种复杂的地形地貌的优势,被大量的应用于城市主体交通体系与市域快速路网的建设中。但由于“弯扭耦合”效应在曲线梁桥的使用稳定性方面影响较为突显,近年来,国内外相继报道了多起因车辆偏载作用而导致桥梁结构发生倾覆或坍塌的事故。因此,亟需从解决曲线梁桥倾覆事故的角度去分析曲线梁桥的稳定性。曲线梁桥在地震荷载作用下的特点也需深入研究,以防止协同效应造成结构失稳。本文以一座既有独柱墩曲线梁桥为工程背景,主要完成了以下工作:(1)阐述独柱墩曲线梁桥所发生的安全问题,分析独柱墩曲线梁桥的力学特性与计算理论。对国内外相关规范标准进行总结,并给出两种曲线梁桥抗倾覆验算的方法。(2)利用有限元软件分别建立梁单元模型与实体模型,计算该桥梁分别在恒载与三种移动荷载工况组合作用下的支座反力与抗倾覆稳定系数,对其抗倾覆稳定性进行分析。并对两模型计算结果进行对比。(3)将反应谱法应用于桥梁结构的动力分析中,重点分析了地震作用输入方向不同所产生的影响,并计算E1地震作用所引起的桥梁结构动力响应。(4)分别选取3条不同特性的地震波作为输入荷载,计算桥梁结构在E2地震作用下的动力响应。对曲线梁桥支座在特定地震作用下的受力特点进行分析。通过调整桥墩高度,计算不同线刚度的桥墩在水平向地震作用下的动力响应,分析桥墩线刚度的变化与桥梁地震响应关系。分析表明,该独柱墩曲线梁桥在抗倾覆稳定性与抗震性能方面均满足规范要求。在对曲线桥梁进行横向抗倾覆稳定性分析时,相比梁单元模型,实体模型分析结果更保守。本文可为同类独柱墩曲线梁桥横向抗倾覆稳定性、抗震性能分析提供参考。
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