【摘要】：矮塔斜拉橋同時(shí)擁有連續(xù)梁和斜拉橋的一些特點(diǎn),屬組合體系橋梁,在橋梁建設(shè)中得到了廣泛發(fā)展。地震中,碰撞破壞是引起橋梁震害的重要原因。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的碰撞效應(yīng)進(jìn)行了許多研究,但大都為中小跨徑橋梁。也有一些學(xué)者研究了斜拉橋主引橋間的碰撞效應(yīng),而針對(duì)寬幅矮塔斜拉橋與相鄰引橋間碰撞問(wèn)題的研究較少。因此有必要開展寬幅矮塔斜拉橋碰撞效應(yīng)的研究,為今后橋梁抗震設(shè)計(jì)中如何考慮矮塔斜拉橋碰撞問(wèn)題以及怎樣減小碰撞效應(yīng)提供一些參考。本文以一座寬幅矮塔斜拉橋?yàn)檠芯勘尘?具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)總結(jié)橋梁碰撞問(wèn)題的研究現(xiàn)狀,對(duì)碰撞效應(yīng)影響因素及減輕碰撞措施進(jìn)行歸納,并對(duì)矮塔斜拉橋的發(fā)展及碰撞問(wèn)題研究現(xiàn)狀進(jìn)行梳理;研究橋梁碰撞問(wèn)題的模擬方法及相關(guān)碰撞理論,采用接觸單元法中的線性彈簧模型模擬本文矮塔斜拉橋碰撞效應(yīng)。(2)根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn),考慮樁-土作用建立有限元模型,計(jì)算矮塔斜拉橋的動(dòng)力特性;選擇合適的接觸單元以及地震波對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線性時(shí)程分析,研究雙邊碰撞和單邊碰撞效應(yīng)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響,并對(duì)兩種碰撞效應(yīng)下橋梁結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)進(jìn)行對(duì)比分析。(3)研究影響主引橋間碰撞效應(yīng)的主要因素,以單邊碰撞為例,對(duì)主引橋動(dòng)力特性、伸縮縫間隙以及碰撞單元?jiǎng)偠冗M(jìn)行參數(shù)分析,探討不同參數(shù)取值對(duì)伸縮縫處碰撞力、主引橋梁端位移、主塔塔頂位移及塔底內(nèi)力、引橋固定墩墩頂位移及墩底內(nèi)力的影響。(4)進(jìn)行減小碰撞效應(yīng)措施的研究,提出粘滯阻尼器減震方案,確定合理的參數(shù)取值,分析伸縮縫間隙的合理取值以及各關(guān)鍵截面內(nèi)力的減震效果。
【學(xué)位授予單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U442.55;U448.27
【圖文】：

唐山大地震 1976 62%的公路橋梁以及 39.3%的鐵路橋梁遭受到了不同程度的損毀汶川地震 2008 普查的 1 657 座公路橋梁中 43.7%的橋梁發(fā)生了明顯破壞青海玉樹地震 2010 橋梁損毀 172 座/4 980 延米雅安地震 2013 毀損公路 2 986 公里、橋梁 327 座通過(guò)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)地震的觀察，橋梁的破壞形式主要有下述幾類：(1) 上部結(jié)構(gòu)震害橋梁上部結(jié)構(gòu)的破壞可歸為上部結(jié)構(gòu)自身產(chǎn)生破壞，上部結(jié)構(gòu)自身雖未產(chǎn)生明顯破壞但出現(xiàn)過(guò)大的位移，還有一類是因?yàn)闃蛄旱呐鲎捕a(chǎn)生的破壞。上部結(jié)構(gòu)本身發(fā)生破壞是一種不為常見(jiàn)的破壞現(xiàn)象。一般產(chǎn)生于豎向地震比較強(qiáng)烈的地區(qū)，并且這種破壞現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)在鋼結(jié)構(gòu)橋梁中；上部結(jié)構(gòu)的移位破壞是一種最為常見(jiàn)的震害現(xiàn)象，這種破壞現(xiàn)象一般發(fā)生于伸縮縫處，經(jīng)常出現(xiàn)橋梁的橫向和縱向移位以及橋梁的扭轉(zhuǎn)；在上部結(jié)構(gòu)的震害中碰撞破壞最為典型，碰撞破壞一般出現(xiàn)在伸縮縫處相鄰橋跨主梁間、主梁與橋臺(tái)間以及主梁與橫向擋塊間[2-3]。

(a) 聚四氟乙烯支座剪切破壞 (b) 支座移位圖 1-2 支座震害(3) 下部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)的震害墩柱和橋臺(tái)的破壞是橋梁下部結(jié)構(gòu)破壞的主要表現(xiàn)，并從以往橋梁震害案例中，彎曲破壞多發(fā)生在比較高柔的橋墩，剪切破壞多發(fā)生在比較矮粗的橋墩，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)一些介于兩種破壞現(xiàn)象之間的混合型破壞。(a) 墩柱彎曲破壞 (b) 墩柱剪切破壞圖 1-3 下部結(jié)構(gòu)破壞

接上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位，支座發(fā)生破壞時(shí)會(huì)阻斷橋梁結(jié)構(gòu)的傳力路徑，無(wú)法對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)提供所需的承載力，上部梁體通常會(huì)發(fā)生落梁破壞。(a) 聚四氟乙烯支座剪切破壞 (b) 支座移位圖 1-2 支座震害(3) 下部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)的震害墩柱和橋臺(tái)的破壞是橋梁下部結(jié)構(gòu)破壞的主要表現(xiàn)，并從以往橋梁震害案例中，彎曲破壞多發(fā)生在比較高柔的橋墩，剪切破壞多發(fā)生在比較矮粗的橋墩，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)一些介于兩種破壞現(xiàn)象之間的混合型破壞。

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