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落梁是梁式桥最严重的震害,导致落梁最直接的原因是过大的墩梁相对位移。近年来,地震动输入的空间变化性与相邻结构间的碰撞效应对位移的影响越来越受到各国学者的关注。本文结合我国连续梁桥的结构特点,对行波输入下支承长度的设计方法进行了研究。综合起来,本文主要做了以下一些工作:
(1)在查阅大量国内外文献的基础上,对非一致地震动输入理论及其分析方法、地震碰撞反应分析方法以及支承长度设计方法等方面的发展研究现状进行了系统的回顾与总结。
(2)简要介绍了地震动非一致激励的模拟方法,对非一致地震动激励下考虑桩土结构相互作用的分析方法进行了研究,结合SAP2000通用程序给出了简化的分析方法。
(3)对两种主要的碰撞模拟方法进行了介绍与评价,然后结合我国多跨连续梁桥的结构特点,提出了一种能模拟联间碰撞行为的连续梁桥碰撞分析模型。该模型不仅能方便的进行多点行波输入,而且可以考虑摩擦支座的非线性和桩土结构的相互作用。对连续梁桥碰撞模型的弹簧刚度取值进行参数研究,给出了连续梁桥碰撞弹簧刚度的建议值。
(4)运用三联连续梁桥分析模型,不考虑相邻联间伸缩缝处梁体的碰撞,通过非线性时程分析方法研究了行波效应对连续梁桥地震位移反应的影响。讨论了行波输入下桥梁结构的基本周期、地震动强度、摩阻系数、过渡墩基本周期以及相邻联周期比等因素对地震位移反应的影响规律。
(5)采用三联的多跨连续梁桥模型进行了行波输入下地震碰撞反应的参数分析,重点研究了相邻联周期比、摩阻系数以及伸缩缝间隙宽度对地震碰撞反应的影响规律。提出了采用墩梁相对位移的碰撞增大系数来考虑连续梁桥的碰撞效应,基于参数分析的结果给出了它的建议值。
(6)根据连续梁桥的结构特点,基于相对位移法和随机振动理论提出了连续梁桥支承长度的设计方法,该方法考虑了地震动输入的相位差,以及相邻联间的碰撞效应。
(7)先对美国、日本,欧洲和我国规范的支承长度设计方法进行了介绍与简要评价,然后通过参数分析对本文的支承长度设计方法进行了评估,并与各国规范的支承长度设计方法进行了比较。并就减小墩梁相对位移的方法进行了研究,提出了连续梁桥减小支承长度的途径。