【摘 要】
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我国采用劲性骨架施工方案在地貌复杂的西部地区建立了许多大跨度拱桥,目前在国内应用较广泛的主要是钢管混凝土骨架和型钢骨架,采用空钢管作为施工过程中的劲性骨架比较少见,关于应用这种结构形式拱桥的抗震研究尚少。本文以一座位于西部高烈度区的典型空钢管劲性骨架拱桥为研究对象,通过使用有限元分析软件Midas/Civil建立四种不同的骨架模型对混凝土填充方式不同的劲性骨架拱圈进行动力特性和抗震性能的对比研究,
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我国采用劲性骨架施工方案在地貌复杂的西部地区建立了许多大跨度拱桥,目前在国内应用较广泛的主要是钢管混凝土骨架和型钢骨架,采用空钢管作为施工过程中的劲性骨架比较少见,关于应用这种结构形式拱桥的抗震研究尚少。本文以一座位于西部高烈度区的典型空钢管劲性骨架拱桥为研究对象,通过使用有限元分析软件Midas/Civil建立四种不同的骨架模型对混凝土填充方式不同的劲性骨架拱圈进行动力特性和抗震性能的对比研究,使用线性分析方法对全桥弹性模型、非线性时程法对全桥弹塑性模型进行了设计地震作用下的结构响应分析,并运用屈服面和弯矩曲率曲线对结构进行了不同强度地震动作用下的抗震性能评价。研究表明:（1）劲性骨架拱圈内混凝土填充方式的不同对骨架的刚度有影响,拱圈外包混凝土能够缩小结构横向刚度与纵向刚度之间的差距,在骨架都外包混凝土的情况下,无内填砼的拱圈刚度相比于内填砼的会偏小,在设防地震作用下位移响应略大,但由于减轻了自重,拱圈内力有明显的减小。（2）在E2罕遇烈度地震作用下结构的抗震性能基本满足设计要求,结构在横桥向呈现出的塑性要弱于纵桥向,拱圈的抗震性能良好,拱上立柱对横向激励的敏感性比纵向激励小,耗散地震能量的作用也较纵桥向小,横向+竖向为拱脚的不利输入方向,纵向+竖向为边墩及立柱的不利输入方向。（3）在汶川地震卧龙波的作用下,结构的主要承重构件抗震性能良好,仅部分拱上立柱进入塑性铰状态进行耗能,且矮柱的耗能作用较高柱的明显,说明结构在延性设计中类比强柱弱梁的设计思想,具有“强拱弱梁”的特征,以此提高结构在地震作用下的抗倒塌能力。（4）拱脚在横向+竖向的增量动力推覆作用下,轴力的变化引起弯矩曲率的变化效果明显,同时结构的延性也会相应发生改变;拱脚在PGA≤0.3g时基本处于弹性状态,PGA=0.6g时产生塑性铰,PGA=1.0g时发生截面失效,结构倒塌破坏;在同一强度水平的地震动作用下,人工波的地震作用比实录波的大,按照人工波的参数进行结构设计,构筑物会更为安全。本文旨在为无内填砼的钢管劲性骨架拱桥的推广应用做一些基础研究工作。
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