發(fā)布時(shí)間：2020-11-20 04:48

　　 隨著近年來我國(guó)西南山區(qū)交通基礎(chǔ)設(shè)施的快速發(fā)展,不等高墩的曲線橋結(jié)構(gòu)在交通網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用越來越廣泛。相比直線橋梁,非規(guī)則曲橋梁更容易遭受地震破壞。然而,我國(guó)現(xiàn)有抗震設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)于曲線橋的支座類型和布置形式的選擇尚沒有具體規(guī)定,由于輸入地震波不確定性的影響,曲線橋抗震分析中如何選擇最不利的地震波輸入方向也有待研究。因此,本文以四川地區(qū)某不等高墩多跨混凝土連續(xù)曲線梁橋?yàn)槔?基于OpenSEES程序建立了橋梁有限元分析模型,主要開展了以下研究:(1)根據(jù)橋梁場(chǎng)地類型選取了7組地震波,通過一系列的非線性時(shí)程分析,研究了橋梁支座布置形式和支座類型對(duì)橋梁抗震性能的影響。研究結(jié)果表明:受彎-扭耦合作用和地震波方向效應(yīng)的影響,各支座的切向相對(duì)變形與墩臺(tái)構(gòu)件的側(cè)向剛度有關(guān),低墩支座的切向變形比高墩支座的切向變形要大;支座的徑向最大變形不僅對(duì)支座布置形式較敏感,還與輸入地震波的方向和橋梁的不規(guī)則性密切相關(guān);低墩宜采用板式橡膠支座或活動(dòng)支座,并配合使用橫向抗震擋塊以限制主梁過大的橫向位移,高墩處可采用剛度較大的鉛芯支座或固定支座,橋臺(tái)處宜采用鉛芯支座;曲線橋梁在橋臺(tái)主動(dòng)方向的切向變形并不指向?qū)Π兜臉蚺_(tái),使上部結(jié)構(gòu)在橋臺(tái)主動(dòng)方向的切向變形量會(huì)比直線橋梁大得多,容易導(dǎo)致橋臺(tái)處發(fā)生落梁破壞,在今后的抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)引起重視。(2)根據(jù)最優(yōu)的支座布置形式,通過改變地震波的輸入角度(0-360度),定性的分析了地震波輸入角度對(duì)不等高墩曲線橋地震響應(yīng)的影響,然后選擇100條地震波來考慮地震波的不確定性,基于概率可靠度理論建立了不等高墩曲線橋梁支座和橋墩的地震易損性曲線。研究結(jié)果表明:曲線橋梁結(jié)構(gòu)的各個(gè)部件的最大地震響應(yīng)對(duì)應(yīng)的地震波輸入角度不同;地震波輸入角度對(duì)曲線橋橋墩和支座的易損性曲線有顯著的影響;每個(gè)構(gòu)件的地震易損性分析都有一個(gè)最不利的地震波輸入角度,在對(duì)不等高墩曲線橋梁的抗震分析時(shí)應(yīng)考慮地震波輸入角度對(duì)曲線橋抗震性能的影響。
【學(xué)位單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U442.5
【部分圖文】：

應(yīng)公路或鐵路工程的線形走向，在大規(guī)模的交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，曲線橋梁的經(jīng)濟(jì)性較好，因此，曲線橋梁被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代橋梁工程中[1]，例如，美國(guó)目前已建造的鋼橋中有三分之一以上都是曲線橋梁[2]。在國(guó)內(nèi)，為了適應(yīng)我國(guó)的西南部地區(qū)山地溝豁地形的需要，橋梁設(shè)計(jì)中也較多地采用曲線橋梁。然而，既往的地震災(zāi)害調(diào)查報(bào)告發(fā)現(xiàn)，曲線橋梁的地震破壞比直線橋梁更加嚴(yán)重。1971 年美國(guó) SanFernando 大地震中，兩座大型互通立交工程（金州高速干道 5 號(hào)和州際干道 210的立交樞紐，以及金州高速干道與州際高速公路 14 號(hào)的立交樞紐）的曲線梁橋出現(xiàn)倒塌破壞后，對(duì)曲線橋抗震性能的研究逐漸得到重視。特別是不等高墩非規(guī)則曲線橋梁，在 2008 年的汶川大地震中，就發(fā)生過大量不等高墩曲線橋破壞的情況，例如百花大橋、蒙子溝中橋、漁子溪橋和新房子大橋等均是典型的山區(qū)不等高墩的曲線橋[3]。需要指出的是，非規(guī)則曲線橋梁在地震作用下的損傷特性不同于直線橋，更容易發(fā)生地震破壞[3, 4]。例如，圖 1.1 示出了汶川大地震中百花大橋在地震作用下的破壞情況，包括第五聯(lián)（小半徑曲線橋）整體垮塌、支座脫空、主梁位移、擋塊破壞、墩底混凝土壓潰和墩柱系梁節(jié)點(diǎn)破壞等多種破壞形式。

2.2 工程背景算例橋梁位于甘孜州雅江縣臥龍寺村，距離雅江縣城約 35km。擬設(shè)橋成弧形，跨越臥龍寺河及其河岸兩側(cè)谷地，橋位區(qū)緊鄰原 G318 線，交通相對(duì)便利，便于施工。大橋起止樁號(hào)為 K25+637.00～K25+800.00，跨徑 6×25m，全橋 150.00m本橋?yàn)榫徑獯蠓�度坡降而設(shè)弧形跨越臥龍寺河，上部結(jié)構(gòu)主梁采用預(yù)應(yīng)力砼簡(jiǎn)支T 梁，下部結(jié)構(gòu)墩身采用雙柱式墩樁基礎(chǔ)，橋臺(tái)采用重力式橋臺(tái)、擴(kuò)大基礎(chǔ)。該橋跨越溝谷，上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土，簡(jiǎn)支連續(xù) T 梁結(jié)構(gòu)，曲率半徑為 61 米橋面寬度為 11.8 米。蓋梁為高 1.5 米，寬 1.7 米，系梁為 1.4m×1m 和 1.2m×0.9m（高×寬）兩種。主梁由五片 T 梁組成，橋墩為雙柱式橋墩，高度不同。橋墩截面形狀均為圓形，其中 1#和 5#橋墩直徑 1.4m，其余 2#、3#、4#橋墩直徑 1.6m。主梁材料為 C40，橋墩、蓋梁和系梁材料為 C30。0#橋臺(tái)和 6#橋臺(tái)分別布置 5 個(gè)支座，橋墩墩頂蓋梁上支座對(duì)稱布置，每邊 5 個(gè)，共 10 個(gè)支座，圖 2.1 是不等高墩曲線橋的立面圖，圖 2.2 是平面圖，圖 2.3 是上部結(jié)構(gòu)主梁的斷面圖。

平面圖
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