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原文传递考虑碰撞效应的桥台-引桥-刚构连续梁桥体系地震响应分析与减震控制研究

论文题名：	考虑碰撞效应的桥台-引桥-刚构连续梁桥体系地震响应分析与减震控制研究
关键词：	刚构连续梁桥;地震响应;碰撞效应;弹塑性动力分析
摘要：	随着我国公路交通运输行业的不断发展，复杂地质地形条件下的非规则大跨度桥梁越来越多，且大多靠近甚至跨越地震断裂带，地震对桥梁结构体系的影响不容忽视。主桥结构为刚构连续梁时，柔性刚构墩不仅承担绝大部分水平地震力使桥墩发生屈服破坏，同时墩顶位移过大会使主引桥间甚至桥台与引桥间碰撞效应显著，导致引桥落梁、桥墩和桩基屈服等震害。因此，本文以西宝高速改扩建工程中某实际桥梁工程为背景，研究考虑碰撞条件下的桥台-引桥-刚构连续梁桥结构体系地震响应，并根据结构受力特点采取相应减隔震措施。本文的主要工作和取得成果如下：　　（1）建立了考虑碰撞能量耗散、桩土相互作用、桥台与台后填土相互作用以及支座和桥墩非线性行为的桥台-引桥-刚构连续梁桥结构体系弹塑性动力分析模型，并分析了在设防地震水平下碰撞对结构地震响应的影响。结果表明：碰撞增大了引桥梁体位移和台梁或墩梁间相对位移，最大改变率分别为146.9%和147.9%，引桥落梁风险增大。增大了引桥墩及其桩基截面内力和变形，改变率均在10%以内，仅过渡墩桩基截面发生屈服破坏。减小了刚构墩内力和变形，最大改变率分别为-13%和-4.9%。增大了桥台位移、桥台桩基截面弯矩和台后填土位移，最大改变率分别为1230%、116.0%和428.5%。　　（2）研究了主桥结构形式、墩高、引桥跨数和伸缩缝间距对结构体系地震响应的影响。结果表明：连续梁桥内力和变形以及碰撞效应更小，且桥墩不会发生屈服破坏。刚构连续梁桥刚构墩墩高增加使主引桥周期比增大，伸缩缝碰撞效应加强，但仅对刚构墩内力和变形有影响，位移先增大后减小，剪力先减小后增大。引桥跨数和主引桥伸缩缝间距增大分别使伸缩缝碰撞力增大和减小，最大改变率为139.8%和-88.9%；同时分别使刚构墩墩底弯矩减小和增大，最大改变率为-11.9%和31.6%；使刚构墩墩顶位移减小和增大，最大改变率为-7.5%和33.3%。　　（3）研究了长周期地震波对结构地震响应的影响。首先对长周期地震波进行地震动参数和频谱特性分析，发现长周期地震波地震动参数和反应谱值更大，且具有低频脉冲特性。对结构地震响应的影响为：远场类谐和＞滑冲型＞向前方向性＞普通地震波；同时，近断层脉冲型地震波脉冲周期越大对结构地震响应的影响越大。长周期地震波的作用机理分析表明：在相同峰值加速度时，远场类谐和地震波因强震持时长而影响最大，滑冲型地震波因能量在频域内更加集中而影响较大，向前方向性地震波因具有低频脉冲特性其影响大于普通地震波。　　（4）分别在设防水准普通地震波和长周期地震波作用下，采用双曲面球型摩擦摆隔震支座、拉索减震支座和粘滞阻尼器布置在各桥墩和桥台进行组合或联合减震分析。结果表明：只有采用在桥台布置粘滞阻尼器和5号墩设置减震装置的联合减震方案才能使各桥墩内力和伸缩缝碰撞效应均满足要求。同时，在普通地震波作用下行之有效的减震方案在近断层滑冲型地震作用下均不能达到预期效果，需要进行减震装置参数优化。
作者：	魏俊杰
专业：	土木工程
导师：	邬晓光
授予学位：	硕士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2021