武隆土坎乌江高墩大跨连续刚构桥抗震性能分析

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高墩大跨连续刚构桥具备力学性能优良、适应性强、造型幽美、跨越性强、方便施工、造价经济等诸多益处,这些优点使得我国的公路、铁路建设逐渐由平原微丘区向西南、西北山区发展。高墩大跨桥梁往往是山区交通线的重要组成部分,其地震破坏将会对整个地区的交通运输以及抗震救援工作造成巨大影响,而今,对于高墩大跨桥的抗震设计要求已超越现有规范范围,其抗震研究分析方法相对较少,且拟设计性能可能不足等,这些因素促进了高墩大跨连续刚构桥的抗震性能的分析研究,因此,了解其破坏原理和抗震能力就具有重要的现实意义。本文将对桥梁震害进行总结与梳理,并着重阐述该类桥梁震害损伤机制。以重庆市武隆县在建的土坎乌江高墩大跨连续刚构桥工程为研究对象:1.运用有限元软件ABAQUS建立该桥空间计算模型,其模型要真实反映出结构的刚度特性和质量分布情况,并对该桥的动力特性进行分析。2.获得在成桥状态下结构自振频率和振动模态及有效振型参与质量系数,探讨高墩大跨连续刚构桥在地震荷载的动力特性的变化规律,以及确立应用反应谱法对其地震作用进行振型组合时所必须的振型阶数。3.对该桥进行地震定性的分析。利用确定性方法(反应谱法和时程法)对该桥梁进行了分析,分别得到不同概率地震作用下结构的最大响应,以及分析比较两种方法的结果差异。4.考虑地震动空间变异性以及变墩高等参数对该桥地震反应特性的影响。表明:高桥墩较柔,同等条件激励下的高墩弯矩明显大于中等墩高的弯矩;高墩桥梁的墩底、墩顶剪力明显小于矮墩内力。5.依据“两水准、两阶段”设防原则,综合评估该桥的抗震性能。表明:按照现有规范设计的此桥具备很强的抗震能力,满足预期设计的要求。为该类型桥梁的抗震设计以及建设提供了参考依据,同时亦为此类桥型的抗震性能的进一步分析,提供了基石。最后,阐述了目前高架桥梁的延性抗震设计(能力保护设计)和主要构造措施在实际工程中的应用。
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