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原文传递跨断层多跨简支梁桥多级防落梁措施研究

论文题名：	跨断层多跨简支梁桥多级防落梁措施研究
关键词：	跨断层简支梁桥;双层抗震挡块;X形弹塑性钢挡块;非线性时程分析;地震响应
摘要：	走滑断层地震动产生的滑冲效应与方向性效应会使位于断层上的简支梁桥受到严重震害、甚至横向落梁。根据以往断层地震桥梁震害资料表明，仅设置单层挡块无法满足桥梁的防落梁需求，为保证桥梁在跨断层地震作用下避免落梁，基于“多道设防，分级耗能”的思想设置横桥向防落梁挡块，本文提出两种双层挡块的防落梁方式（内层挡块为钢筋混凝土挡块的双层挡块、内层挡块为X形弹塑性钢挡块的双层挡块），并研究单层挡块和双层挡块的内层挡块参数变化对跨断层简支梁桥地震响应的影响。本文主要研究内容如下: 　　1、阐明了跨断层桥梁震害的原因与断层效应造成工程结构破坏的机理；研究了支座的非线性特性、主梁的纵横向碰撞效应、新型滑移挡块（钢筋混凝土挡块）和X形弹塑性钢挡块的模拟方法；在SAP2000软件中构建了全桥精细化分析模型；引入了一种基于目标最终位移的获取跨断层地震动的新基线校正方法，利用该方法对具有滑冲效应的实测地震动记录进行基线校正，获得了研究所需要的三条走滑断层脉冲型地震动。　　2、以桥梁支座位移、挡块碰撞力、墩底内力为研究指标，研究单层钢筋混凝土挡块的极限强度（名义强度）V和初始间隙d对桥梁响应的影响。研究表明：　　（1）随着单层挡块极限强度V增大，各支座位移平均值总体上呈现减小趋势，各挡块碰撞力平均值与各墩底弯矩平均值呈现增大趋势；当单层挡块极限强度V大于等于20%单跨主梁重力Vb时，挡块满足限位要求。　　（2）随着单层挡块初始间隙d增加，各支座位移均趋于无挡块的支座位移；非断层跨挡块d≥4cm时，断层跨挡块d≥10cm时，单层挡块损伤较小可满足限位要求；因此，设置跨断层简支梁桥的挡块初始间隙时，需要考虑断层位置的影响。　　（3）对于本桥梁而言，满足挡块足够限位的同时，又要保证桥墩受力更优。仅采用单层钢筋混凝土挡块作为限位构件时，推荐单层挡块设置为V=20%Vb、d=14cm。　　3、采用钢筋混凝土挡块作为双层挡块的内层挡块，研究双层挡块的内层挡块主要参数(极限强度V1、初始间隙d1)对桥梁地震响应的影响。分析发现：　　（1）随着内层挡块极限强度V1增加，各支座位移平均值呈现减小趋势；双层挡块相对于单层挡块工况而言，支座位移平均值的最大减小率为42.18%，挡块碰撞力平均值的最大减小率为47.22%，墩底弯矩平均值的最大减小率为11.23%。　　（2）随着内层挡块初始间距d1增加，双层挡块相对于单层挡块工况而言，支座位移平均值的最大减小率为45.05%，挡块碰撞力平均值的最大减小率为28.91%，amp;nbsp;墩底弯矩平均值的最大减小率为15.23%。　　（3）采取双层钢筋混凝土挡块作为限位耗能构件，在外层挡块V2=20%Vb，d2=14cm不变的条件下，以及内层挡块V1=10%Vb不变的条件下，分析得到内层挡块的初始间隙d1=0cm时，桥梁抗震性能更优。　　4、采用X形弹塑性钢挡块作为双层挡块的内层挡块，研究双层挡块的内层挡块主要参数(屈服强度Fy、初始刚度k1、屈后刚度αk1)对桥梁地震响应的影响。结果表明：　　（1）随着内层挡块屈服强度Fy增加，各支座位移平均值呈现先减小然后趋于稳定；双层挡块相对于单层挡块工况而言，支座位移平均值的最大减小率为60.12%，挡块碰撞力平均值的最大减小率为74.58%。　　（2）随着内层挡块初始刚度k1增加，各支座位移平均值总体上呈现减小趋势；双层挡块相对于单层挡块工况而言，支座位移平均值的最大减小率为71.47%，挡块碰撞力平均值的最大减小率为70.62%。　　（3）随着内层挡块屈后刚度αk1增加，各支座位移平均值、各挡块碰撞力平均值与各墩底弯矩平均值受其变化的影响较小。　　（4）采用X形弹塑性钢挡块作为双层挡块的内层挡块时，在外层钢筋混凝土挡块d2=14cm，V2=20%Vb的条件下，分析得到内层挡块Fy=10%Vb，k1=10MN/m或12MN/m时防落梁效果更佳，屈服后刚度αk1对防落梁贡献较小。
作者：	李仕平
专业：	土木工程;桥梁与隧道工程
导师：	喻梅
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022