混凝土连续梁桥拓宽后抗震性能评价

摘要

随着国民经济的快速发展，交通运输量大幅度增加，使上世纪末建成的高速公路的交通量适应年限明显缩短。为此，必须通过高速公路拓宽改造或修建复线来解决这一矛盾。对高速公路的拓宽改造，其中一个重要环节是对其中的桥梁进行拓宽，而桥梁的拓宽方式直接影响拓宽后桥梁结构的抗震性能。因此，以提高桥梁抗震性能为目标，对桥梁的拓宽方式进行选择分析具有重要的理论意义和工程实用价值。 本文以陕西某一连续桥梁为工程背景。研究了桥墩截面在自重作用下的截面特性，考虑了伸缩缝的影响和桩-土-结构效应，利用大型有限元程序ansys建立了背景工程旧桥模型和两种不同拓宽方式(新旧盖梁连接和新旧盖梁分离)的桥梁模型，在对全桥进行动力分析的基础上，采用等效塑性铰的方法对拓宽后桥梁进行了弹塑性地震响应分析和评价。研究了纵桥向、横桥向2种工况下桥梁结构的弹塑性地震响应分析，讨论了各工况下结构塑性铰的形成、发展和破坏模式，分析了每级地震下结构塑性铰出现位置、时间先后顺序、形成数量。通过研究各工况下结构在纵桥向和横桥向所能承受的最大地震荷载等级，实现了对两种桥梁拓宽方式的抗震性能的对比分析。研究表明在纵桥向工况下，该依托工程在两种拓宽方式下，两者都能承受加速度峰值为0.4g的EL Centro地震波，对新旧盖梁连接的拓宽桥梁来说，其桥墩在破坏时间上晚于新旧盖梁分离的桥梁，且前者的破坏程度也轻于后者。在横桥向工况下，虽然两者最大都能承受加速度峰值为0.3g的EL Centro地震波，但新旧盖梁连接的拓宽桥梁桥墩在破坏时间上晚于新旧盖梁分离的桥梁，前者的破坏程度也轻于后者。结果表明，两种拓宽方式桥梁都满足旧桥抗震要求：采用新旧桥盖梁连接的加固改造方式的桥梁抗震性能优于两者分离的改造方式。本文研究成果，可供同类桥梁加固改造参考。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1公路工程拓宽改造概况

1.1.1高速公路、桥梁拓宽改造

1.1.2桥梁工程拓宽纵向接缝连接方式

1.2桥梁结构的震害

1.3桥梁地震响应分析研究现状

1.4本文研究目的及内容

第二章钢筋混凝土桥墩的恢复力模型

2.1混凝土的本构关系

2.1.1无约束混凝土的本构关系

2.1.2约束混凝土的本构关系

2.2钢筋的本构关系

2.3截面恢复力模型

2.4截面弯矩—曲率曲线数值解法

2.5本章小结

第三章桥梁弹塑性地震响应预分析

3.1工程背景

3.1.1旧桥技术标准

3.1.2桥梁拓宽方案

3.2地震波激励选择

3.2.1地震波的选择

3.2.2地震波激励方向

3.3恢复力模型

3.4塑性铰模型

3.5桥梁伸缩缝有限元模型

3.6桩—土—结构相互作用模型

3.7桥梁支座有限元模型

3.8阻尼问题

3.9本章小结

第四章桥梁地震响应分析

4.1有限元分析模型

4.1.1桥梁的动力特性分析

4.2桥梁地震位移响应分析

4.2.1各模型第一联梁端相对于桥台位移对比分析

4.2.2各模型第一联主梁与盖梁相对位移对比分析

4.2.3各模型两联主梁间相对位移对比分析

4.2.4各模型桥墩墩顶位移对比分析

4.3桥梁桥墩地震弹塑性分析

4.3.1纵向地震波工况下桥墩地震弹塑性分析

4.3.2纵向地震波工况下数值计算结果对比分析

4.3.3横向地震波工况下桥墩地震弹塑性分析

4.3.3横向地震波工况下数值计算结果对比分析

第五章结论与展望

结论

展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢