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原文传递曲线桥地震碰撞响应及防撞限位措施研究

论文题名：	曲线桥地震碰撞响应及防撞限位措施研究
关键词：	连续梁桥;地震荷载;防撞限位;抗震设计
摘要：	桥梁是交通网络的枢纽工程，曲线连续桥梁由于其对空间和线性的限制有着良好的适应性而在桥梁工程中有着广泛的应用。与直线桥梁相比，由于曲线桥梁结构具有不规则性，在地震中更容易遭遇破坏，一方面造成巨大经济损失，另一方面震后修复十分困难，所以曲线桥梁的抗震防灾问题一直倍受学术界和工程界的高度重视。历次地震表明，地震作用下桥梁相邻结构之间发生碰撞以及落梁，是导致结构破坏或者倒塌的一个主要原因。曲线桥梁由于结构曲率的影响，地震作用下主梁扭转现象严重，更易引起相邻构件的碰撞。因此，本文在对地震作用下曲线桥梁碰撞响应分析的基础上，针对曲线桥的碰撞特点及原因，对曲线桥的防撞限位措施进行了深入研究。　　本研究主要内容包括：①基于桥梁碰撞理论，对比地震作用下桥梁碰撞分析的模拟方法，包括恢复系数法、接触单元法、三维接触-摩擦单元法以及主从面法，确定了桥梁地震碰撞反应分析方法。②以西南山区高速公路常用的双柱式桥墩曲线桥梁为工程背景，基于ABAQUS平台，结合主从面法，建立了能考虑相邻构件间不均匀三维接触碰撞的曲线桥梁有限元实体单元模型。通过非线性时程分析方法分析碰撞反应，分析发现，地震作用下曲线桥梁弯扭耦合现象严重，导致相邻结构间极易发生局部不均匀碰撞，大部分的碰撞位于结构的一侧，碰撞面积小，碰撞应力大，引起钢筋混凝土产生严重的损伤；碰撞会导致主梁发生较大径向位移和切向位移，容易引发落梁风险。③通过对现有减震和防撞限位装置的对比，确定采用粘弹性阻尼器、粘滞阻尼器、钢绞线拉索-橡胶垫、铅芯橡胶支座对曲线桥进行减震防撞限位控制，确定了粘弹性阻尼器、钢绞线拉索-橡胶垫、铅芯橡胶支座以及粘滞阻尼器的力学分析模型，建立能考虑防撞限位的桥梁结构模型。④探讨了各减震防撞限位装置的参数变化对防撞限位效果的影响。粘弹性阻尼器等效刚度和阻尼系数越大，防撞限位效果越好；粘滞阻尼器阻尼系数越大，速度指数越小，防撞限位效果越好；钢绞线拉索-橡胶垫装置拉索刚度越大，碰撞力越大，位移越小，橡胶垫厚度越大，碰撞力越小，位移变化不大；铅芯橡胶支座屈服力和刚度越大，防撞限位效果越好。⑤伸缩缝处内外侧设置防撞限位装置或采用减震装置，通过非线性时程分析对比研究各减震防撞限位装置的减震效果。对比分析表明：通过限位装置提供的约束力以及减震装置耗能作用可以有效的减小梁体扭转；粘弹性阻尼器、粘滞阻尼器和铅芯橡胶支座均能较好的减小相邻结构的碰撞力、碰撞次数、应力、损伤、主梁扭转以及径向和切向位移，钢绞线拉索-橡胶垫装置防撞效果较差，相邻结构间的碰撞次数会增加，但是对切向的限位效果最好。⑥对防撞限位装置以及减震装置按照“耗能与约束相结合”的思路进行组合优化，形成三种混合减震工况并进行地震反应分析，分析表明：相比于单一采用减震或防撞限位装置的工况，三种混合减震工况能够更有效的减小相邻结构间的碰撞力、应力、损伤以及梁体的扭转和位移，在减震防撞的同时也实现了限位的作用。
作者：	游川
专业：	土木工程
导师：	李正英
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文