简支斜交梁桥地震作用下桥面旋转效应分析

摘要

随着我国城市道路建设和公路、铁路建设的高速发展，大量的斜交桥梁出现在了高速公路、城市道路、铁路的线路当中。斜交桥由于自身结构的特异性，在地震中相比正交桥梁更容易遭受破坏。本文在斜交桥研究现状的基础上，建立了三跨简支斜交桥有限元模型，进行了地震反应分析，并对其影响参数进行了研究。主要研究内容如下：
　　（1）查阅国内外桥梁震害资料，并结合汶川地震中斜交梁桥的震害统计，比较了斜交桥梁地震破坏与直线桥梁的差异，总结了斜交桥梁的震害特点；
　　（2）介绍了国内外斜交桥梁的研究现状，对目前斜交桥的相关设计方法进行了阐述，并探讨了斜交桥桥面旋转这一有别于正交桥梁的震害现象的发生机理；
　　（3）对斜交梁桥上部结构、支座、桥墩、桥台基础以及碰撞作用的模拟进行了阐述，总结了结构时程分析相关理论和方法，并对选择输入的地震动进行了介绍；
　　（4）建立了典型斜交桥模型，对其进行了特征值分析，比较了斜交梁桥动力特性与正交桥梁的区别，并分析了梁端支承对称性、斜交角度、支座支承刚度对其动力特性的影响。并对不考虑碰撞作用下的斜交梁桥地震反应进行了分析。结果表明：斜交梁桥在低阶振型中出现了以绕竖轴旋转为主的振型；梁端支承对称时，桥面基本不发生转动，地震动加速度峰值、输入方向、斜交角度、支座支承刚度的改变对其没有影响；而支承不对称时，这些因素对其影响显著；
　　（5）建立了一系列的有限元模型，对其进行了非线性时程分析，分析了不考虑碰撞及考虑碰撞的情况下，梁端支承对称性、地震动加速度峰值、输入方向、斜交角度、伸缩缝宽度、横向挡块初始间隙等因素对斜交梁桥地震响应的影响。比较了不同力学性能的横向挡块对斜交桥桥面旋转、挡块碰撞力、墩底扭矩的影响。结果发现：上部结构的纵向碰撞是产生桥面旋转的重要原因；横向挡块的设置能够限制主梁位移，但会显著增大墩底扭矩。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪 论

1.1 选题背景

1.2 斜交桥的震害现象

1.3 汶川地震中斜交桥梁震害统计

1.4 本文的主要工作

第二章 斜交桥研究现状及桥面旋转机理分析

2.1 引言

2.2 斜交桥抗震的研究现状

2.3 国内外斜交桥梁的抗震设计

2.4 斜交桥桥面的旋转机理分析

2.5 本章小结

第三章 斜交桥的有限元模拟及地震动的选取

3.1 引言

3.2 斜交桥的有限元模拟

3.3 结构时程分析的动力学理论

3.4 地震动的选取与输入

3.5 本章小结

第四章 斜交桥不考虑碰撞效应的地震反应分析

4.1 引言

4.2 斜交桥计算模型

4.3 斜交桥的模态分析

4.4 不考虑碰撞效应的地震反应分析

4.5 本章小结

第五章 斜交桥考虑碰撞效应的地震反应分析

5.1引言

5.2 考虑纵向碰撞的地震反应分析

5.3 考虑横向挡块碰撞的地震反应分析

5.4本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士期间参与的科研项目