地震作用下斜交桥上部梁体碰撞效应研究

摘要

通过对历次斜交桥震害调查表明，斜交桥上部结构的碰撞震害主要表现为碰撞导致桥面板发生旋转甚至落梁，碰撞处混凝土破坏。现阶段大多数研究主要集中在桥跨与桥台的碰撞对桥面板的旋转和对下部墩柱内力的影响，对斜交桥桥跨与桥台的碰撞力以及对上部梁体变形和应力的影响研究较少，仍需要对桥跨与桥台的碰撞进行深入分析。因此本文主要研究斜交桥桥跨与桥台的碰撞对上部梁体的影响。
　　本文首先评述了斜交桥碰撞的研究现状，通过建立考虑桥跨与桥台碰撞的有限元分析模型，分别进行了单一时刻和单次碰撞时斜交桥桥跨与桥台的碰撞分析，包括桥面板的变形和应力，撞击力和撞击持续时间。最后对上部梁体的地震反应进行统计分析，包括桥面板加速度、位移和梁端撞击力。主要结论如下:
　　1、对于某一碰撞时刻，桥跨与桥台的碰撞有三种情况，整边碰撞、锐角处碰撞和钝角处碰撞。整边碰撞时桥面板没有发生旋转，锐角处碰撞时桥面板发生了减小倾斜角方向的旋转，钝角处碰撞时桥面板发生了增大倾斜角方向的旋转。碰撞力产生的旋转力矩方向与斜度，桥面板的长度和宽度有关。
　　2、斜交桥整边碰撞可能会造成梁端混凝土的开裂和脱落;锐角处碰撞可能会造成梁端混凝土的破坏，横向挡块与梁体的碰撞加剧;钝角处碰撞引起碰撞端应力较小，碰撞会加剧横向挡块与梁体的碰撞，三种碰撞均可能造成支座发生滑移甚至被剪坏。
　　3、对于某一次碰撞，本文将斜交桥桥跨与桥台的碰撞分为三种碰撞模式，整边碰撞模式、锐角碰撞模式和钝角碰撞模式。三种碰撞模式均是桥面板角点处撞击力大，撞击持续时间长。
　　4、通过斜交桥上部梁体的地震反应统计分析可知:斜交桥钝角处遭受的撞击力大于锐角处，锐角处更容易发生落梁。斜度越大，桥面板的旋转位移越大。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 斜交桥碰撞效应研究现状

1．2．1 国内研究现状

1．2．2 国外研究现状

1．3 存在问题和不足

1．4 本文研究内容

第二章 斜交桥有限元计算模型

2．1 分析模型的工程背景

2．2 斜交桥有限元模型的建立

2．2．1 上部桥跨结构和桥墩墩柱模型

2．2．2 支座单元模型

2．2．3 桥墩塑性铰单元模型

2．2．4 间隙单元模型

2．2．5 全桥模型

2．3 本章小结

第三章 地震作用下桥跨与桥台的瞬时碰撞分析

3．1 地震记录的选取

3．2 碰撞时桥面板的旋转

3．3 碰撞产生的旋转力矩

3．4 上部梁体碰撞效应

3．4．1 整边碰撞

3．4．2 锐角处碰撞

3．4．3 钝角处碰撞

3．4．4 正交桥碰撞

3．5 本章小结

第四章 地震作用下桥跨与桥台的单次碰撞分析

4．1 整边碰撞模式

4．2 锐角碰撞模式

4．3 钝角碰撞模式

4．4 本章小结

第五章 上部梁体的地震反应分析

5．1 加速度

5．2 平动位移

5．3 旋转位移

5．4 梁端撞击力

5．5 本章小结

第六章 结论和展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

学位论文数据集