地震作用下墩頂合理支承寬度研究.pdf

1、橋梁的落梁震害在破壞性地震中較為常見(jiàn)，導(dǎo)致其落梁的主要原因在于橋梁墩頂寬度的不足。目前我國(guó)《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》針對(duì)墩頂支承寬度的規(guī)定是引用日本新橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的取值，可以看出我國(guó)還缺乏對(duì)支承寬度深入的研究。但值得注意的是:該規(guī)定所給橋梁支承寬度的計(jì)算公式只與橋梁跨徑這一參數(shù)有關(guān)，忽略了橋梁整體的動(dòng)力特性。本文著重研究相鄰兩跨振動(dòng)圓頻率比與支承寬度的關(guān)系，得出一個(gè)全新的支承寬度公式。另外，考慮到橋梁支座作為橋梁抗震中重要的耗能減震的

2、構(gòu)件，研究其參數(shù)與墩頂支承寬度之間的相互關(guān)系。綜合上述分析，得到以下研究成果:
　　(1)合理支承寬度理論研究
　　1.提出用于計(jì)算墩頂支承寬度的橋梁計(jì)算模型，建立計(jì)算所需質(zhì)量矩陣，剛度矩陣。并以此計(jì)算模型得到動(dòng)力方程。對(duì)反應(yīng)方程式進(jìn)行傅里葉變換，將兩跨梁體的位移反應(yīng)式由時(shí)域范圍轉(zhuǎn)換到頻域范圍，得到在頻域范圍內(nèi)的支承寬度表達(dá)式。
　　根據(jù)隨機(jī)振動(dòng)理論，提出由功率譜密度函數(shù)和互相關(guān)函數(shù)組成的空間地震動(dòng)模型。結(jié)合頻域范圍內(nèi)

3、的支承寬度表達(dá)式，得到支承寬度的功率譜密度函數(shù)。以此求解一致激勵(lì)下支承寬度峰值反應(yīng)。
　　2.運(yùn)用數(shù)據(jù)處理軟件Matlb，對(duì)支承寬度峰值反應(yīng)式進(jìn)行數(shù)值積分，得到不同μ值（兩跨振動(dòng)圓頻率比）下支承寬度值。運(yùn)用最小二乘原理擬合曲線，得到支承寬度的公式。
　　3.對(duì)數(shù)值結(jié)果進(jìn)行分析討論，建議在實(shí)際工程中，橋址應(yīng)盡量選擇在堅(jiān)硬場(chǎng)地，所建兩鄰跨橋梁振動(dòng)圓頻率比要達(dá)到2以上以及增加橋梁結(jié)構(gòu)阻尼比。
　　(2)合理支承寬度有限元分析

4、
　　為了論證所提公式的適用性，建立了兩種類(lèi)型的橋梁有限元模型進(jìn)行討論，即規(guī)則橋梁和非規(guī)則橋梁（按墩高是否超過(guò)30m進(jìn)行劃分）。
　　對(duì)有限元模型進(jìn)行線性動(dòng)力時(shí)程分析，從計(jì)算所得結(jié)果可以得到:
　　1.在五條地震波激勵(lì)下，可以發(fā)現(xiàn):隨著設(shè)計(jì)加速度的增加，墩頂所需支承寬度隨之遞增。
　　2.當(dāng)僅改變模型墩高時(shí)，所需支承寬度并不隨墩高的增加而隨之加大。
　　3.在地震波激勵(lì)下，隨著設(shè)計(jì)加速度的增加，支承寬度值已