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强震作用下高墩大跨连续刚构桥的倒塌破坏研究
| 论文题名： | 强震作用下高墩大跨连续刚构桥的倒塌破坏研究 |
| 关键词： | 高墩大跨连续刚构桥;地震响应;倒塌准则;振动台试验;行波效应;非线性有限元 |
| 摘要： | 高墩大跨连续刚构桥以其独特的优势已经成为现代桥梁中最常采用的桥型之一。高墩大跨桥梁的抗震设计理论和设计方法尚无现成规范可循，强震下桥梁的动力灾变机理及其失效控制的认识还不充分，难以保证大跨桥梁结构的抗震安全性。因此，开展强震下高墩大跨连续刚构桥的地震响应分析和倒塌破坏的研究，具有重要的理论意义和重大工程实用价值。 本文的主要工作如下: (1)设计制作了1∶15缩尺比例的两跨连续刚构桥模型，选用El-centro波和晋江波进行了水平单向和水平双向输入下一致激励的地震模拟振动台三台阵试验。 (2)运用通用有限元软件ANSYS10.0建立了两跨连续刚构桥模型的非线性有限元模型，基于修正的有限元模型进行了弹塑性时程响应分析，将多点一致激励的工况与相应的试验结果进行对比，此外，还进行了模型桥强震下一致激励的响应分析及行波效应影响的研究。 (3)运用ANSYS/LS-DYNA程序进行了两跨连续刚构桥模型的倒塌仿真分析，再现了水平向地震波作用下倒塌全过程，研究了模型桥在地震作用下的倒塌模式，并且比较分析了不同模型结构参数对模型桥倒塌模式的影响。 得到的主要结论如下: 1)主梁纵桥向加速度响应是中墩墩顶处最大，两个边墩墩项处次之，两个跨中最小;横桥向加速度响应是中墩墩顶最大，两个跨中次之，两个边墩墩顶最小。模型桥墩顶相对于墩底的位移是中墩横桥向稍大于边墩墩顶，都大于纵桥向。 2)基于ANSYS建立模型桥的数值模型能够预测连续刚构桥在强震一致激励下的地震响应特性，其中加速度和位移响应数值计算结果与实测结果基本吻合。 3)行波输入下，各测点纵桥向加速度响应相差不大，其中，纵桥向的加速度响应大于一致激励，随着视波速的增大，加速度响应峰值增大;行波输入下，三个墩顶处水平向位移都小于一致激励，且视波速越小，中墩墩顶纵桥向位移越小，随着视波速的增大，两边墩墩顶处纵桥向位移响应减小，而中墩墩顶处的增大，三个墩顶处的纵桥向位移响应逐步接近。 4)连续刚构模型的倒塌仿真分析表明:①单一纵桥向激励下，模型桥塑性铰的产生顺序为:中墩墩底和墩顶（几乎同时）→两边墩墩底→两边墩墩顶→模型桥倒塌。②水平双向地震波输入，模型桥塑性铰的产生顺序为:中墩墩底→两边墩墩底→模型桥倒塌。中墩刚度的增加有利于连续刚构桥抗倒塌性能的提高。 |
| 作者： | 刘海红 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 宗周红;张宇峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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