【摘 要】
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随着我国交通网络建设的不断完善,大量采用板式橡胶支座的斜交连续梁桥被用于地表崎岖的西部地区,但其在2008年汶川地震中所表现出的远高于正交桥的震害现象不容忽视,主要体现在主梁沿横、纵桥向产生大位移,板式橡胶支座、钢筋混凝土挡块损坏率极高,这与其独特的结构支承方式和受力特点致使主梁发生面内旋转及纵、横向位移耦合效应有关,且上述震害与斜交角的大小密切相关。为研究斜交连续梁桥地震响应规律与抗震性能,本论
【基金项目】
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国家自然科学基金资助,项目批准号:51408089&51978113; 重庆市自然科学基金项目资助,项目批准号cstc2019jcyj-msxmX0691;
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随着我国交通网络建设的不断完善,大量采用板式橡胶支座的斜交连续梁桥被用于地表崎岖的西部地区,但其在2008年汶川地震中所表现出的远高于正交桥的震害现象不容忽视,主要体现在主梁沿横、纵桥向产生大位移,板式橡胶支座、钢筋混凝土挡块损坏率极高,这与其独特的结构支承方式和受力特点致使主梁发生面内旋转及纵、横向位移耦合效应有关,且上述震害与斜交角的大小密切相关。为研究斜交连续梁桥地震响应规律与抗震性能,本论文首先探讨了斜交角度对斜交连续梁桥自身动力特性的影响,并采用汶川实际地震波对基准桥例的地震损伤状态进行验证;然后分析了斜交角变量、地震动类型、地震动强度对斜交连续梁桥地震响应的影响;最后采用正交试验方法研究了斜交连续梁桥地震响应的参数敏感性规律,并在此基础上通过增量动力时程分析法研究了斜交连续梁桥的抗震性能。本文的主要研究内容与结论如下:(1)借助Open SEES软件研究了斜交连续梁桥关键构件非线性行为的模拟方法,尤其是桥墩塑性、板式橡胶支座滑移、钢筋混凝土挡块退化、桥台-背土相互作用等的分析方法,从而建立了斜交连续梁桥的精细化非线性有限元模型,并讨论了斜交角的变化对桥例振型、周期及振型贡献的影响;采用汶川绵竹清平波以双向输入的方式对桥例各关键构件的地震响应进行分析,揭示了斜交角对斜交连续梁桥动力特性的影响,剖析了斜交连续梁桥地震响应的基本特征,同时验证了该有限元模型的合理性。(2)选取脉冲型、基岩型、软土型三类地震动,首先以同一地震动强度下的三类地震动作为激励源,研究了地震动类型差异及斜交角变量对斜交连续梁桥动力响应的影响规律;然后以不同地震动强度下的基岩型地震动作为激励源,对比分析了地震动强度与斜交角变量对桥梁动力响应的影响规律。研究表明,相比于正交桥,斜交桥纵、横向振型出现明显的耦合现象;在汶川波激励下,斜交连续梁桥出现板式橡胶支座滑移、两侧挡块不对称破坏、主梁平面旋转、墩柱材料最大应变响应与桥梁主轴不同向等震害,与实际震害基本一致,验证了非线性分析模型的合理性。(3)根据目标反应谱对基岩型地震动进行周期点调幅,将斜交角度、桥台间隙、挡块强度及支座摩擦系数作为试验因素,将主梁梁端位移、主梁平面转角及墩底截面曲率作为试验指标,输入7条周期点调幅后的实际地震动,采用正交试验以极差分析法分析了斜交连续梁桥地震响应对各影响因素的敏感性强弱排序;然后基于正交试验结果选取典型桥例和典型影响参数,建立了关键构件的损伤指标,采用增量动力时程分析法研究了典型斜交连续梁桥的抗震性能及其参数影响规律。研究表明,斜交角是斜交桥地震响应的最敏感因素,挡块强度与支座摩擦系数次之;挡块强度的增长能有效降低挡块及墩上支座的损伤程度,但会明显加重高墩的损伤状态,加剧矮墩的损伤发展速度。
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