高墩大跨度连续刚构桥地震响应分析

摘要

随着我国经济和建设事业的快速发展，大跨度连续刚构桥梁也受到大量应用。由于刚构桥良好的跨越能力，因此受到越来越多的山区道路的青睐，且桥墩的修建也越来越高，因此在本文中对高墩大跨连续刚构桥的地震反应做了一些探讨。
　　本文的主要研究内容有以下几点：
　　（1）利用MIDAS/CIVIL专业有限元分析软件对薛家坝2号高墩大跨度连续刚构桥进行结构的动力特性分析，分析结构的振动规律。结果发现：①结构的第一阶振型为体系竖弯+纵飘，有可能在顺桥向的桥墩墩顶、墩底产生较大塑性转角，应对桥墩的墩顶及墩底给予重视，加强在这些塑性铰区的设计、配筋；②第二阶和第三阶振型都表现为横弯，桥的横向刚度较低，可能会产生较大的横向位移；③高阶振型主要影响的是桥梁的竖向地震响应。
　　（2）对高墩大跨度刚构桥进行反应谱地震响应分析研究，通过比较在三种工况下各方向地震激励对结构各种内力、位移的贡献，得出地震波的组合方式。经过分析发现：①纵桥向，横桥向的地震激励必须进行考虑，而当设防烈度较低时竖桥向地震的地震激励可不进行考虑；②桥墩的横隔板对桥墩的位移影响特别大，尤其是顺桥向和横桥向位移。因此在空心墩的设计时，要合理给予设计，在合理的位置设置横隔板，会有效的降低桥墩的位移。
　　（3）采用三组地震波对结构进行地震响应分析，选取出最不利地震波。对比发现，尽管地震波的加速度峰值相同，但是地震波的频谱特性对结构地震响应具有明显的影响。
　　（4）将反应谱分析与时程分析的结果进行对比，选取满足抗震规范的地震波。
　　（5）采用动态时程分析方法对在边墩墩顶上设置高阻尼橡胶支座减隔震装置进行分析，分析在设置减隔震支座下结构的地震响应。发现在地震力的作用下：①支座对主梁的纵桥向弯矩几乎没有影响，但对主梁的横桥向剪力却有着十分明显的降低；②支座对于刚构桥梁主墩横桥向剪力的降低很小。但是刚构桥梁支座的应用会十分有效的降低边墩横桥向剪力，这是因为支座设置在边墩的墩顶，也证明支座对于横桥向地震力的减震效果非常明显；③支座的应用会使主墩墩底纵桥向弯矩、纵桥向剪力变小，边墩弯矩和纵桥向剪力变大，这有利于结构的整体受力，提高结构的抗震性能；④支座对主梁和主墩的位移影响几乎可以考虑不计；⑤地震力作用下，主梁的内力最大值主梁根部位置，桥墩的地震反应内力在墩顶和墩底最大,因此需要特别注意这些关键位置的抗震设计。

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1 绪论

1.1 概述

1.2 桥梁的震害

1.3 大跨度连续刚构桥梁的结构特点

1.4 桥梁减隔震支座

1.5 大跨度刚构桥的抗震设计原则

1.6 大跨度连续刚构抗震分析现状

1.7 本文主要研究内容

2 桥梁地震响应分析方法和地震波的选取

2.1 静力理论

2.2 反应谱理论

2.3 动力时程分析方法

2.4 地震波的选取与输入

3 高墩大跨度连续刚构桥自振特性分析

3.1 工程背景介绍

3.2 公路桥梁抗震设计应考虑的作用

3.3 有限元模型的建立

3.4 结构自振特性分析

3.5 高墩大跨度刚构连续梁桥自振特性计算结果

3.6 本章小结

4 一致激励下高墩大跨度连续刚构桥反应谱分析

4.1 加速度反应谱和地震力作用组合的确定

4.2 在三种工况下连续刚构桥地震反应谱分析

4.3 本章小结

5 高墩大跨度连续刚构桥地震时程分析

5.1 三组地震波作用下结构地震响应对比

5.2 反应谱分析与线弹性时程分析结果对比

5.3 高阻尼橡胶减隔震支座

5.4 高阻尼橡胶减隔震支座在刚构桥梁上的应用

5.5 本章小结

6 结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果