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原文传递桥梁结构双重挡块防落梁构造设计研究

论文题名：	桥梁结构双重挡块防落梁构造设计研究
关键词：	简支梁桥;双重挡块;横桥向地震作用;非线性时程分析;防落梁;抗震设计
摘要：	近年来，我国境内地震活动较为活跃，地震中许多桥梁结构受到损毁，如何确保在地震发生后，桥梁线路依然能够安全可靠的通行，成为当前工程研究中极为关注的问题。挡块是桥梁横桥向保护支座限制主梁位移的主要构件，也是震区横桥向抗震的重要构造措施。现有横桥向抗震挡块多为单道防线设计，无法同时满足抗震设计中对构造装置耗能与限位的双重要求。本文对当前桥梁结构横桥向限位挡块抗震设计与研究中存在的问题进行思考，在现有限位挡块的基础上，以“多道防线、功能分离、逐级生效”为原则，参考当前较为流行的延性抗震思路，设计了新的横桥向抗震构造装置。使其既能限制主梁横桥向位移，又能消散地震力，降低桥梁下部结构的地震反应。本文主要完成了以下工作：　　（1）提出了新型双重挡块防落梁的抗震构造装置。内侧为刚度较小的耗能挡块，利用钢构件的塑性变形消散地震作用；外侧为刚度与承载力较大刚性限位挡块，利用其强大的稳固性限制主梁在横桥向产生较大的相对位移。耗能挡块与刚性挡块共同作用，能够有效的发挥挡块在横桥向的抗震减震功能。　　（2）采用非线性时程分析法，分别从刚度以及初始间距两个方面研究了其对普通单挡块地震反应的影响。研究发现：忽略挡块与主梁的碰撞会低估桥梁结构的地震反应，且碰撞力受碰撞刚度的影响较大；随挡块刚度的增大，碰撞力呈现先增大后又减小的变化趋势，存在一个可以导致桥梁下部结构地震作用最大的刚度值；刚度越大挡块限位能力越强；普通单挡块结构的初始间距对挡块的地震反应受输入地震波影响较大，很难确定统一的最佳初始间距。　　（3）采用Midas-Civil软件建立了含双重挡块结构的有限元模型，通过与相同条件下的普通挡块进行对比分析其抗震性能，并研究了内挡块刚度、初始间距对双重挡块抗震性能的影响。分析发现：双重挡块抗震性能受内挡块刚度以及输入地震波的影响较大，较小刚度的耗能构件仅能消散较少的地震作用，过大刚度的内挡块会与主梁产生较大碰撞力，影响装置的抗震性能，最佳内挡块刚度在不同地震波作用下并不统一。但总的来讲，采用合适刚度非线性内挡块的双重挡块结构能够有效地降低桥梁墩底的地震作用。在保证内挡块足够耗能空间的前提下，内挡块初始间距对双重挡块抗震性能的影响较小。　　（4）通过改变桥梁墩高，研究了墩高对双重挡块抗震的影响，同时分析了不同墩高下内挡块初始间距的变化影响。在挡块结构相同的情况下，桥墩越高，挡块与主梁的碰撞力越小；在保证内挡块足够耗能空间的前提下，墩高变化对内挡块初始间距选择的影响较小；主梁位移量受墩高变化的影的变化量较小，挡块的限位功能可忽略墩高的影响。
作者：	秦凯
专业：	土木工程
导师：	王常峰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	烟台大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文