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强震作用下梁桥的碰撞效应及其响应
| 论文题名： | 强震作用下梁桥的碰撞效应及其响应 |
| 关键词： | 简支梁桥;时程分析;碰撞效应;空间支座单元;伸缩缝间隙;地震响应 |
| 摘要： | 桥梁结构在强烈地震作用下,相邻上部结构之间会发生相互碰撞进而导致桥梁的损坏甚至倒塌,这在以往地震灾害记录中经常见到。有鉴于此,对桥梁结构进行抗震分析时,有必要着重考虑碰撞效应对其地震动响应的影响。然而碰撞问题属于接触问题,存在强非线性特性,且相互耦合的影响因素众多。因此,对该问题及其响应进行准确描述难度很大。而对于桥梁结构抗震分析中的碰撞效应研究,则应结合桥梁本身特性,研究碰撞效应对于桥梁结构地震动响应的影响。伴随着桥梁工程建设的发展和桥梁抗震分析及设计理论的细化健全,其碰撞问题日益得到学者们的重视,并且取得了诸多研究成果。纵观现有关于桥梁碰撞问题的诸多国内外研究成果,可发现以往的研究对于支座的处理都较为简单,未能考虑在强震作用下支座的复杂应力一应变状态及其对桥梁碰撞效应的影响,因此,为较精确的模拟桥梁的碰撞现象,正确反映碰撞效应的影响,需对其支座模型进行必要的改进。 本文以一座三等跨简支梁桥为研究对象,建立其引入碰撞单元的全桥精细化有限元模型,利用ANSYS软件对其进行时程分析,研究该桥梁体系在纵向地震作用下相邻上部结构的地震动响应及碰撞效应对其影响。主要进行了以下几方面的研究。 1、基于碰撞理论,概述现有碰撞单元模型,比较并选取Kelvin模型作为本文有限元全桥模型中的碰撞单元。在此基础之上,探讨不同碰撞刚度及阻尼系数对于桥梁上部结构之间碰撞力与桥梁地震动响应的影响。 2、依据工程实际,建立更合理、精细的支座单元。该支座模型在强震作用下有两种反应情况:其一,由于上部结构传来的横向荷载,支座单元在水平方向上进入屈服阶段,表现出其本身非线性的特性；其二,上部结构横向运动所产生的动力会超过支座的摩擦力而发生相对滑动。基于这两种情况,本文通过建立空间支座单元以期能够准确描述支座在强震作用下的受力状态,进而正确反映碰撞效应的影响。 3、通过对比分析考虑碰撞和未考虑碰撞两种模型,探讨碰撞对桥梁地震响应的影响。 4、选择不同的模型参数,分析碰撞作用对桥梁响应所产生的影响。这些参数包括伸缩缝处间隙的大小,支座特性,相邻跨的特征周期比值以及不同地震波。 5、介绍了实际工程中主要防撞措施,分析了几种碰撞措施工作原理及效果。 |
| 作者： | 杨兆国 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 赵跃宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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