长大混凝土连续梁桥抗震方案比选

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长大混凝土连续梁桥具有上部结构自重较大,联长较长,结构刚度较大等特点,在地震作用下,对通常只设置单固定支座墩的传统抗震设计提出了很高的要求。国内使用新型抗震措施与减隔震技术的连续梁桥尚为少数,为了提高长大连续梁桥的抗震水平,对抗震技术进行集成与分析十分必要。本文在论述了抗震设计方法与减隔震设计方案发展的基础上,结合一座五跨混凝土连续梁桥,提出了单固定支座方案、双固定支座方案、Lock-up装置方案、功能性支承方案、铅芯橡胶支座方案、摩擦摆支座方案以及SMA支座方案七种不同的抗震设计方案,并进行比选分析,具体研究内容与成果如下:(1)总结了连续梁桥各部分的有限元模拟以及所使用的抗震分析方法,应用MIDAS/Civil对背景桥梁建立有限元模型。(2)对四种抗震类型方案进行了分析比较,论述了Lock-up装置的基本工作原理,并针对Lock-up装置的分布位置以及墩高影响进行了讨论研究。研究结果表明:Lock-up装置可以改善地震作用下固定支座墩的受力,但却会增加结构整体的的刚度,更适宜在高墩连续梁桥中使用。(3)对功能性支承的理论概念、力学模型以及设计流程等重新进行了概括总结。功能性支承为地震作用下,支座利用摩擦滑动机制进行隔震,并可由理想弹塑性滞回曲线来进行力学模型模拟的一类支承系统,(4)对三种减隔震方案中支座的基本构造、力学模型以及工作原理进行了论述,对各方案的抗震性能进行了分析比较,并对部分支座的布设位置、关键参数以及墩高影响进行了讨论研究。研究结果表明:各减隔震支座均能起到良好的隔震作用,其中摩擦摆支座延长结构周期的能力最好,SMA支座降低下部结构地震作用的能力最好,各减隔震支座的隔震能力随墩高的增加而变小。(5)选取了七种不同抗震方案的典型参数,对七种方案间的抗震性能、方案经济性与施工便利性进行了比较,以得到最优设计的方案。数据比选结果表明,功能性支承方案是最优的连续梁桥抗震设计方案。
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