曲線連續(xù)梁橋地震碰撞分析與減碰方法.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、強烈地震作用下,曲線梁橋的主梁之間以及主梁與橋臺之間容易發(fā)生碰撞,劇烈的地震碰撞過程中存在嚴重的材料非線性和接觸非線性問題,可能造成主梁斷面局部區(qū)域的破壞,引起過大的切向位移,出現(xiàn)橋梁順橋向落梁。同時也可能產(chǎn)生很大的徑向位移,對蓋梁和擋塊產(chǎn)生不可恢復(fù)的破壞。由于曲線梁橋自身的彎扭耦合特性和弧線的不規(guī)則性,曲線梁橋的地震碰撞效應(yīng)非常復(fù)雜,相關(guān)的國內(nèi)外學(xué)術(shù)研究較少。本文以一座四跨曲線剛構(gòu)連續(xù)梁橋為研究對象,運用接觸單元法和顯式非線性分析方法

2、,分別建立簡化的和精細化的有限元計算模型,研究曲線剛構(gòu)連續(xù)梁橋主梁、橋墩、橋臺背墻和擋塊在考慮碰撞與未考慮碰撞,以及在兩條不同地震動作用下的碰撞機理,并根據(jù)相關(guān)的碰撞特點提出減輕碰撞的合理方法,為曲線剛構(gòu)梁橋地震破壞現(xiàn)象的合理解釋提供了重要的理論支持。
   采用簡化的接觸單元分析方法,建立曲線剛構(gòu)連續(xù)梁橋的多碰撞點有限元計算模型,在三向地震動作用下,研究了主梁與橋臺碰撞效應(yīng)的變化規(guī)律。結(jié)果表明,曲線梁橋在地震作用下較容易發(fā)生碰

3、撞,碰撞產(chǎn)生很大的撞擊力,從而使得主梁的內(nèi)力響應(yīng)明顯增大,主梁端部的碰撞力和順橋向位移均呈現(xiàn)出由曲線內(nèi)側(cè)到外側(cè)增大的趨勢,但是地震碰撞對墩底內(nèi)力影響較小,并且使得主梁節(jié)點的順橋向位移比未考慮碰撞時變小。
   采用顯式非線性接觸搜索分析方法,充分考慮主梁梁端與橋臺背墻、曲線內(nèi)外側(cè)擋塊的相互碰撞作用,建立曲線梁橋精細化實體模型,在強震作用下梁端與橋臺的碰撞使主梁端截面處產(chǎn)生很大的不均勻碰撞力,并且隨著地震動頻譜特性的差異而呈現(xiàn)出不

4、同的碰撞時間和碰撞次數(shù),碰撞力改變了主梁節(jié)點的振動形態(tài)。地震碰撞增大了曲線梁橋主梁端截面不同位置節(jié)點的加速度和應(yīng)力,且增大效應(yīng)呈現(xiàn)出從梁體近碰撞點至遠碰撞點逐漸衰減的趨勢,對橋墩墩底內(nèi)力的影響不明顯,在橋臺底部出現(xiàn)較小的應(yīng)力脈沖。碰撞增大了結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動能,對擋塊的破壞程度大于對橋臺背墻的破壞程度,并且根據(jù)計算結(jié)果得知碰撞對橋臺背墻曲線外側(cè)的影響要大于背墻曲線內(nèi)側(cè),對曲線外側(cè)擋塊的破壞比曲線內(nèi)側(cè)擋塊的破壞更大,這為地震中曲線梁橋擋塊的抗震

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