详情

原文传递考虑桩土相互作用的曲线梁桥地震效应分析

论文题名：	考虑桩土相互作用的曲线梁桥地震效应分析
关键词：	曲线梁桥动力特性;桩土相互作用;弹塑性分析;桥墩破坏过程;地震效应
摘要：	近年来随着交通事业的高速发展，我国修建了大量的桥梁，其中有许多是曲线梁桥。但是专门对于曲线梁桥的抗震研究并不多，计算分析该类桥梁的地震反应，对于积累相关技术资料，促进曲线连续梁桥抗震技术的发展具有重要的理论指导意义。本文以一座三跨曲线连续刚构桥为研究对象，从弹性到弹塑性再到桥墩破坏进行了有限元计算分析，系统地研究了桩土相互作用和地震动参数等因素对桥梁结构动力特性及地震反应的影响。　　首先分析了桩土相互作用对曲线梁桥结构动力特性的影响。考虑桩土相互作用后，结构的固有频率降低，这主要是由于整体结构刚度下降所造成的。随后对曲线梁桥进行设计地震作用下的反应谱计算分析，在桥梁两端连线方向输入地震动，基本能取得桥梁地震反应的最大值。所以在抗震设计中易首先沿着曲线梁桥的两端连线方向输入地震动以得到结构的控制内力。　　其次进行了曲线梁桥的弹塑性地震反应时程分析，包括是否考虑桩土相互作用、不同类型的地震波、不同的配筋率对桥梁地震反应的影响。在峰值加速度相同的条件下，不同地震波作用下曲线梁桥的应力与应变可能差别很大，说明地震反应结果不仅仅与地震波的峰值有关，还与频谱特性有关。对比两种不同地震波作用下桥墩最终塑性铰发展状态，可以看出，在不同频谱特性的地震波作用下同一桥墩塑性铰发展过程不同。两种地震波作用下，考虑桩土相互作用后的墩顶位移都会增大，而应力有的增大有的减小，所以考虑桩土相互作用可能对曲线梁桥产生不利影响。对比基础固结模型和桩土相互作用模型下桥墩最终的塑性铰发展状态，可以发现，考虑桩土相互作用后，两端桥墩塑性铰发展区域要比基础固结模型下的要大，而跨中两个桥墩塑性铰区域在两种模型下的塑性铰区域基本相同。所以考虑桩土相互作用后可能对刚度较小的桥墩产生不利的影响。随着配筋率的增大，跨中桥墩应力变化趋势基本一致，两端桥墩应力变化趋势基本一致，而跨中与两端桥墩变化趋势不一致，这可能与桥墩的刚度是否相似有关。所以在做桥梁的抗震设计时，不同桥墩的刚度之比可能存在一个合适的比值，在这一比值范围内曲线梁桥整体结构可以达到理想的抗震效果。　　再次对是否考虑桩土相互作用的两种曲线梁桥计算模型，输入两种不同的地震波，计算得到了桥墩在各个不同时刻的破坏形态和发展过程，实现了对曲线梁桥地震破坏过程的仿真。通过对比是否考虑桩土相互作用以及两种不同的地震波作用下桥墩的破坏形态，可以发现一些异同点。Elcentro波作用下，考虑桩土相互作用后桥墩的破坏程度减轻。在天津波作用下，考虑桩土相互作用后桥墩的破坏程度加重。基础固结模型在天津波作用下桥墩的破坏程度要比Elcentro作用下的要严重一些。
作者：	张春辉
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	陈启辉;丌兴军
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东建筑大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文