基于性能的连续梁桥抗震设计中的地震需求

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本文以黄山至塔岭、小贺至桃林高速公路中西坑一号连续梁桥为工程背景。运用加州大学伯克利分校专业的地震分析软件OpenSees和有限元分析软件Sap2000对其进行了建模分析,采用目前最广泛使用的弹塑性纤维梁柱单元在内的各种不同性质的单元模拟连续梁桥的各种不同构件,并选择了合理的钢筋和混凝土本构关系。同时,为模拟实际工程场地条件,所选择的地震波震级均在6~7级之间。对桥梁抗震性能的研究主要通过三个位移参数,梁端位移、支座位移、桥墩墩顶漂移比进行对比分析来判断,研究在同等地震强度下不同桥梁结构形式在位移参数方面计算结果的差异。文章重点在于建模分析,首先运用地震分析软件OpenSees建立弹性模型,分析该桥的动力特性,再以有限元分析软件Sap2000对其进行动力特性的校核,主要针对周期、振型、质量参与系数。待核对完成上述参数后,进一步采用OpenSees建立非线性模型进行对比分析,主要工作及结论如下:1.以桥墩采用单柱墩和双柱墩组合排列的连续梁桥为研究对象,建立了五个非线性模型进行对比分析。经研究发现在同等地震强度下,桥墩采用全双柱墩形式布置的连续梁桥计算得到的梁端位移、桥墩墩顶漂移比、支座位移值相对较小,表现出抗震性能相对较优。2.以桥墩截面采用圆形截面和方形截面的连续梁桥为研究对象,建立了2个非线性模型进行对比分析。经研究发现在同等地震强度下,桥墩截面采用圆形截面的连续梁桥计算得到的梁端位移、桥墩墩顶漂移比、支座位移值相对较小,表现出抗震性能相对较优。3.研究桥墩间设置系梁对连续梁桥抗震性能的影响。以在桥墩间不设置系梁,在距离墩底1/3墩高处设置系梁,在距离墩底2/3墩高处设置系梁和在距离墩底1/3、2/3墩高处设置系梁的四个非线性模型为研究对象进行对比分析。经研究发现系梁设置会增加连续梁桥的横向刚度,但对连续梁桥纵向上的抗震是不利的。
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