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地震作用下多跨连续梁桥横向碰撞效应及损伤控制研究
| 论文题名： | 地震作用下多跨连续梁桥横向碰撞效应及损伤控制研究 |
| 关键词： | 多跨连续梁桥;地震作用;横向碰撞;损伤控制 |
| 摘要： | 汶川大地震后的震害调查显示，横向挡块与主梁间的碰撞现象十分普遍，采用板式橡胶支座的多跨连续梁桥在地震作用下受损严重。现有研究表明横向碰撞效应和挡块自身特性对桥梁横向抗震性能有着显著影响，但过去抗震设计中挡块大多被视为构造措施，未明确其在不同抗震体系下的合理参数设计，深入研究地震作用下多跨连续梁桥横向碰撞效应及损伤控制方法具有重要的工程意义。本文基于此背景，结合已有研究，以中国典型多跨连续梁桥为基准结构，对地震下多跨连续梁桥横向碰撞效应展开了研究，并探讨了钢筋混凝土挡块在不同抗震体系下的合理强度设计，以控制桥梁结构损伤，使其达到预期性能目标。主要研究内容及成果如下： （1）基于OpenSees平台分别建立了典型等墩高和不等墩高多跨连续梁桥非线性有限元模型，对板式橡胶支座梁桥抗震体系与性能目标展开了探讨，并根据所建立的有限元模型计算了地震下易损构件的合理损伤指标。 （2）假设挡块为弹性，针对典型等墩高和不等墩高多跨连续梁桥，通过对比分析横向滑移、横向约束、横向碰撞等不同墩-梁横向约束体系下的桥梁地震响应，探讨了横向碰撞效应对多跨连续梁桥抗震性能的影响规律。结果显示挡块在地震作用下发挥出显著的“限位”和“传力”作用，考虑碰撞效应后，主梁及下部结构地震响应均有所增加，假设挡块为弹性时无法很好地满足延性体系下的桥梁预期性能目标。 （3）以等墩高算例桥梁为研究对象，结合实际钢筋混凝土挡块的力学性能，对考虑挡块损伤时的多跨连续梁桥进行了抗震性能评价，通过挡块强度参数分析探讨了在不同抗震体系下的挡块合理参数设计。分析结果表明，桥台处挡块的牺牲可以有效控制桥台桩基的损伤，而桥墩处挡块强度如设计不当，有可能导致桥墩损伤较大，且桥墩处板式橡胶支座同时出现滑动，造成桥梁耗能体系的混乱；通过对桥墩挡块强度的合理设计，可以使桥梁各关键构件在不同抗震体系下满足其预期性能目标。 （4）以不等墩高算例桥梁为研究对象，考虑钢筋混凝土挡块的损伤，对挡块在不等墩高多跨连续梁桥地震损伤控制上的作用展开了系统研究。结果表明，如高墩与矮墩处挡块强度设计一致时，考虑挡块损伤后矮墩和高墩损伤程度不同，很难实现桥墩损伤程度基本一致且桥墩处支座均不出现滑动；为避免不等墩高多跨连续梁桥抗震体系的混乱，可通过对混凝土挡块在矮墩和高墩处的差异化设计，实现不同抗震体系下桥梁预期性能目标。 |
| 作者： | 葛雄 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 邓育林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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