地震作用下上承式拱桥破坏机理与动力分析

摘要

拱桥以其经济、美观得到人们的喜爱,据不完全统计,在我国公路桥梁中拱桥占了70％。我国西南地区是一个地震多发区,特殊的地形和地质条件,使拱桥成为该地区的一种主要桥型。桥梁是交通生命线工程中的重要组成部分,震区桥梁破坏直接阻碍了救灾行动的及时进行,使得次生灾害加重,导致生命财产以及间接经济损失加大,又给灾后的恢复与重建带来困难。
　　 拱桥有别于梁式桥,具有独特的优势,在拱桥墩台处会产生水平推力,因此对地基要求较高。地基失效引起拱脚产生位移属于静力作用,地震引起拱桥结构强烈振动属于动力作用,是由于振动产生的惯性力引起的破坏。本文首先分析了地震释放的能量是如何传递转化到拱桥结构,使结构振动并且引起拱脚产生位移的;进而从“动静结合”的角度来分析拱桥结构在地震发生时的破坏机理。
　　 论文选取一座跨度为280m的上承式钢管混凝土拱桥进行分析,首先分析了拱桥在地震单独作用、拱脚位移单独作用下,拱圈内力的变化。其中分别分析了在不同的拱脚竖向位移、不同的拱脚横向位移作用下,拱圈的内力变化。论文最后分析了在三向地震荷载与拱脚位移共同作用下,主拱圈内力的变化情况。
　　 研究结果表明,拱脚截面为拱圈的薄弱截面;竖向地震作用对拱圈的作用不容忽视;在地震与拱脚位移共同作用下,当拱脚位移值达到某一值时,拱圈的内力会发生急剧的变化,且为不利影响。