采用铅芯橡胶支座的斜跨拱桥抗震性能分析

摘要

斜跨拱桥作为一种新兴的异型拱桥,具有独特的美学效果。随着拱桥结构分析理论的完善以及施工工艺的进步,斜跨拱桥得到了飞跃式的发展。由于其结构的特殊性和复杂性,其动力特性和抗震问题更为引起关注。采用减隔震技术能够显著改善结构的抗震性能,所以有必要对斜跨拱桥的减隔震问题进行分析研究。该文收集了相关减隔震设计的资料,概述了铅芯橡胶支座的构造,工作原理和设计参数。结合工程实际,使用有限元软件Midas/CIVIL建立了皖北某斜跨拱桥的有限元模型,系统的分析了该桥的动力特性,研究了铅芯橡胶支座对自振特性的影响。应用现有的抗震理论,依据最新桥梁抗震规范,在E1地震作用下使用反应谱法,对该桥普通支座模型与铅芯橡胶支座模型分别进行了抗震性能对比分析,结果表明两种情况下结构构件处于弹性状态;在E2地震作用下,计算分析了墩柱的塑性铰区域以及截面有效刚度,使用非线性时程分析法,分析结果显示普通支座模型的墩柱底部区域进入塑性阶段,应使用有效抗弯刚度进行时程分析。在E2作用下对墩柱塑性铰转动能力以及支座进行验算。对两种模型进行抗震性能对比,结果表明在E1和E2两种概率水准的地震作用下,铅芯橡胶支座都可以有效的减少斜跨拱桥的地震作用,显著的提高结构的抗震性能。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录

致谢

第一章 绪论

1.1 斜跨拱桥概述

1.1.1 斜跨拱桥的产生与发展

1.1.2 斜跨拱桥受力特性

1.2 桥梁震害

1.3 桥梁减隔震技术的发展

1.4 本文研究的主要内容和方法

第二章 桥梁减隔震设计

2.1 桥梁减隔震机理

2.2 减隔震装置分类

2.2.1 常用的整体型减隔震装置

2.2.2 常用的分离型减隔震装置

2.3 减隔震设计原则

2.4 地震作用及结构阻尼

2.4.1 地震作用

2.4.2 桥梁结构阻尼系数

第三章 铅芯橡胶支座的工作原理及力学性能

3.1 铅芯橡胶支座的构造

3.2 铅芯橡胶支座的工作原理

3.3 铅芯橡胶支座的力学性能

3.4 铅芯橡胶支座的性能参数

第四章 斜跨拱桥动力特性分析

4.1 工程概况

4.2 结构有限元模型

4.3 斜跨拱桥动力特性分析

4.3.1 结构地震反应分析方法概述

4.3.2 结构特征值的求解方法

4.3.3 普通支座模型的动力分析

4.3.4 铅芯橡胶支座模型的动力分析

4.4 两种模型动力特性分析对比

第五章 斜跨拱桥E1作用反应谱分析

5.1 反应谱法相关理论

5.2 反应谱参数及地震作用

5.2.1 E1地震作用反应谱参数确定

5.2.2 反应谱组合方法

5.2.3 荷载组合

5.3 普通支座模型反应谱分析

5.4 铅芯橡胶支座模型反应谱分析

5.5 E1地震作用下两种模型计算结果对比分析

第六章 斜跨拱桥的非线性时程分析

6.1 时程分析法

6.1.1 时程分析法概述

6.1.2 地震波的选取和参数的选用

6.2 E2作用下墩柱弹塑性(pushover)分析

6.2.1 塑性铰

6.2.2 截面弯矩曲率分析

6.2.3 墩柱塑性阶段判断

6.3 E2作用普通支座模型主墩抗震性能分析

6.3.1 E2作用普通支座模型主墩有效刚度

6.3.2 E2作用普通支座模型主墩塑性铰塑性转动能力验算

6.3.3 E2作用普通支座模型主墩支座验算

6.4 E2作用下普通支座模型与铅芯橡胶支座模型时程分析对比分析

第七章 结论及展望

7.1 结论

7.2 有待进一步研究的问题

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文