基于能力需求比的城市曲線梁橋減隔震分析及碰撞研究.pdf

1、在現(xiàn)代交通工程中，曲線梁橋是一種重要的橋型，尤其是城市立交系統(tǒng)中的匝道設(shè)計應(yīng)用最為廣泛。曲線梁橋具有線形、質(zhì)量和剛度分布的不規(guī)則特性，橋梁所處場地條件、支座布置、地震波輸入等對其地震響應(yīng)影響巨大。此外，強震下橋墩會產(chǎn)生很大的塑性變形，上部結(jié)構(gòu)在伸縮縫處會出現(xiàn)縱橋向碰撞分離、橫橋向大位移;對曲線梁橋而言，由于彎扭耦合效應(yīng)的影響，梁體的碰撞、變形更加復(fù)雜，甚至?xí)l(fā)生碰撞、落梁震害。本文以某立交橋一曲線匝道為工程背景，對橋墩采用有限延性結(jié)構(gòu)設(shè)

2、計理念，以能力需求比這一參數(shù)化指標(biāo)來評價橋墩的抗震能力的富余度。在此基礎(chǔ)上進一步研究了采用減隔震支座時，橋梁在強震下的梁端碰撞效應(yīng)以及碰撞對橋梁其他部位的影響。
　　在研究過程中，首先通過分析基于性能的抗震設(shè)計思想和橋梁抗震設(shè)計規(guī)范，以彎矩—曲率關(guān)系中的三個特征值（開裂彎矩、等效彎矩、極限彎矩）分別作為橋梁抗震設(shè)計規(guī)范中下不壞、可修、不倒三種目標(biāo)性能的參數(shù)化指標(biāo);以等效彎矩作為有限延性構(gòu)件（橋墩）的抗彎能力值，以E2地震下橋墩實際

3、最大彎矩為需求值，引入能力需求比這一性能評價指標(biāo)用以直觀反映具體橋墩的抗震設(shè)計安全程度。本文以拉薩市某在建城市立交橋NE匝道上的四聯(lián)曲線連續(xù)梁橋為工程背景，建立非線性有限元模型，計算各墩柱截面的彎矩—曲率關(guān)系。分別對比分析了地震波最不利激勵下采用普通盆式橡膠支座和摩擦擺減隔震支座時各橋墩的最大彎矩、剪力、抗彎能力需求比和彎矩、剪力隔震率，以及減隔震支座需求位移的差異。在各伸縮縫處分別設(shè)置單個和兩個碰撞單元，分析了該曲線梁橋在強震下的梁端

4、碰撞效應(yīng);討論了最大碰撞力下橋梁上部結(jié)構(gòu)的平面扭轉(zhuǎn)的效應(yīng);進一步分析了設(shè)置單個碰撞單元時梁端碰撞對橋墩彎矩、剪力和減隔震支座的影響，并得出以下主要結(jié)論。
　　采用普通盆式橡膠支座時，橋墩縱橋向彎矩、剪力主要集中在固定墩上。結(jié)果是固定墩縱橋向抗彎能力嚴(yán)重不足，而其他墩縱向抗彎能力大量富余，抗震設(shè)計不合理;橋墩橫橋向彎矩分布較為均勻，但大多數(shù)橋墩橫橋向抗震能力仍然不足。采用摩擦擺減隔震支座后，一方面橋墩沿縱橋向、橫橋向的彎矩、剪力需求