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随着爆破技术在工程建设领域的不断推广和应用,爆破震动对周围桥梁结构产生的不利影响日益受到重视。上承式拱桥具有跨越能力强、经济效益好,适应性强的优点,是一种在我国桥梁工程中应用广泛的桥型,研究其在爆破地震作用下的响应特征和安全评价具有十分重要的现实意义。以结构动力学、随机过程、数值模拟等理论为基础,采用有限元分析为主的研究手段,对一座车行上承式拱桥在爆破地震波作用下的响应规律和安全问题进行研究,主要的研究内容有:(1)根据爆破地震波的产生机理和传播衰减规律,结合随机过程理论,运用Matlab软件实现爆破地震波的人工模拟,构造出一系列符合期望条件的人工爆破地震波,为具体研究拱桥的动力响应提供特定参数的爆破震动激励。模拟结果表明爆心距和装药量是影响爆破震动加速度大小的重要参数。(2)在结构动力分析理论的基础上,采用Midas Civil软件对爆破震动作用下上承式板拱桥梁的振动响应进行仿真分析,得出顺桥向和竖桥向的爆破震动具有耦合作用;横桥向的爆破震动相对独立,其产生的面外弯矩对主拱圈受力不利;三个方向的爆破地震波对拱桥结构产生的作用效应均不可忽视。(3)基于纤维单元理论,建立拱桥弹塑性动力分析模型,研究爆破地震波的幅值和主频对主拱圈动力响应的影响以及爆破地震和天然地震对主拱圈影响的区别,得出在拱圈弹性阶段爆破地震波的幅值变化与拱圈振动幅值变化呈线性关系,进入塑性阶段后两者的增幅呈非线性关系;爆破地震波的主频越接近拱桥的基频,拱桥的振动位移响应越明显;相同加速度峰值的天然地震对主拱圈产生的作用效应远大于爆破地震;在罕遇天然地震和高强度爆破地震作用下,主拱圈均先在拱脚部位出现塑性铰。(4)根据能力需求比法(CDR)的基本原理,结合桥梁结构在爆破地震作用下破坏特点,建立基于能力需求比法的桥梁爆破地震安全评价方法。以ANSYS/LS-DNYA模拟得出4种装药量条件下的爆破地震波作为外部动力激励,计算出上承式拱桥主拱圈构件各部位的CDR值在装药量为61kg和91kg时均大于1,主拱圈处于安全状态,而在装药量为127kg和193kg时CDR值小于1,主拱圈处于不安全状态,得出在爆心距为30m情况下最大安全装药量为90kg。结果表明基于能力需求比法的桥梁爆破地震安全评价方法是可行的。