公路斜交桥的地震反应分析

论文摘要

随着中国综合实力的增强,自80年代之后,斜交桥建设进入实质性的高潮。与正交桥相比,斜交桥的发展历史和设计理论相对比较晚,那么对斜交桥的地震反应分析也不成熟。斜交桥的弯扭偶合作用、反力分布不均、平面内的爬行效应、斜度效应等空间力学特点导致了斜交桥地震反应的敏感性和复杂性,进而造成在地震作用下结构的易损性,而斜交桥的实用抗震设计方法在国内外现行桥梁抗震设计规范中的提及甚少。通过对斜交桥抗震设计的研究,提出斜交桥简化的地震反应计算理论,期望可以得出对解决斜交桥面临的结构抗震设计难题有帮助的结论。本文首先对公路斜交桥抗震研究现状进行了评述;其次,在国内外已有研究成果基础上,以斜度、支座刚度、跨径、墩高、跨数这五个变量为变化参数,对公路斜交桥进行地震反应分析,探讨这些参数的变化对地震反应的影响。通过研究,得出如下几点主要结论:1.基于反应谱法和时程分析法,探讨单跨公路简支斜交桥斜度、跨径和支座刚度变化参数对结构地震反应的影响。分析所得的结论与国内外研究已有的结论基本相同,认为单跨简支斜交桥的设计地震力和位移可以按正交桥来考虑。2.基于反应谱法和时程分析法,探讨两跨及三跨公路连续斜交桥斜度、墩高和跨径变化参数对结构地震反应的影响。(1)斜度变化对公路连续斜交桥地震反应的影响。当地震波沿支承边法向(即x向)输入时(垂直排架墩柱方向):斜度小于25°时,斜度的变化对墩底地震内力和梁体位移基本不产生影响;斜度大于25°时,墩底地震内力和梁体位移随斜度的增大而增大,而且,桥墩越高,其增幅越大。当地震波沿支承边切向(即y向)输入时(平行排架墩柱方向):斜度的变化对墩底地震内力和梁体位移基本不产生影响。(2)墩高变化对公路连续斜交桥地震反应的影响。当地震波沿x向输入时:墩底地震内力和梁体位移均随墩高的增大而增大,且斜度越大,墩高变化对墩底地震内力和梁体位移的影响越大。当墩高和斜度都较大时,上部梁体位移可达正交桥梁体位移的2倍以上。当地震波沿y向输入时:墩底地震内力和梁体位移均随墩高的增加而增大。(3)跨径变化对公路连续斜交桥地震反应的影响。不管地震波是沿x向还是y向输入,墩底地震内力和梁体位移均随跨径的增大而增大,且跨径的变化并不改变斜度变化对地震内力的影响规律。3.对三跨以上的公路连续斜交桥的研究,主要探讨跨数变化参数对结构地震反应的影响。当地震波沿x向输入时:中跨墩底地震内力随着跨数的增加而增大,而边跨墩底地震内力随着跨数的增加而变小;边跨上部梁体的位移随跨数的增多而减小,而中跨梁体位移随跨数的增多基本不发生变化;当地震波沿y向输入时:跨数的变化对墩底地震内力和梁体位移基本不产生影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 公路斜交桥的概述
• 1.2 公路斜交桥震害现象
• 1.3 公路斜交桥抗震研究现状
• 1.3.1 公路斜交桥地震反应分析基本理论与抗震设计方法的概述
• 1.3.2 公路斜交桥震害机理的研究
• 1.3.3 公路斜交桥的地震反应分析研究
• 1.4 课题的提出
• 1.5 主要研究内容
• 第二章 单跨简支斜交桥地震反应参数分析
• 2.1 地震波参数选择
• 2.2 斜度参数对地震反应的影响分析
• 2.2.1 常遇地震下地震反应分析
• 2.2.2 罕遇地震下地震反应分析
• 2.2.3 斜度参数分析小结
• 2.3 跨径参数对地震反应的影响分析
• 2.3.1 常遇地震下地震反应分析
• 2.3.2 罕遇地震下地震反应分析
• 2.3.3 跨径参数分析小结
• 2.4 支座刚度参数对地震反应的影响分析
• 2.4.1 常遇地震下地震反应分析
• 2.4.2 罕遇地震下地震反应分析
• 2.4.3 支座刚度参数分析小结
• 2.5 本章小结
• 第三章 两跨公路连续斜交桥地震反应参数分析
• 3.1 基准桥有限元模型的参数选择
• 3.1.1 常遇地震下的反应谱和弹性时程分析
• 3.1.2 罕遇地震下的弹塑性时程分析
• 3.1.3 基准桥有限元模型分析小结
• 3.2 斜度参数对地震反应的影响分析
• 3.2.1 常遇地震下地震反应分析
• 3.2.2 罕遇地震下地震反应分析
• 3.2.3 斜度参数分析小结
• 3.3 墩高参数对地震反应的影响分析
• 3.3.1 常遇地震下地震反应分析
• 3.3.2 罕遇地震下地震反应分析
• 3.3.3 墩高参数分析小结
• 3.4 跨径参数对地震反应的影响分析
• 3.4.1 常遇地震下地震反应分析
• 3.4.2 罕遇地震下地震反应分析
• 3.4.3 跨径参数分析小结
• 第四章 三跨公路连续斜交桥地震反应参数分析
• 4.1 基准桥有限元模型的参数选择
• 4.2 斜度参数对地震反应的影响分析
• 4.2.1 常遇地震下地震反应分析
• 4.2.2 罕遇地震下地震反应分析
• 4.2.3 斜度参数分析小结
• 4.3 墩高参数对地震反应的影响分析
• 4.3.1 常遇地震下地震反应分析
• 4.3.2 罕遇地震下地震反应分析
• 4.3.3 墩高参数分析小结
• 4.4 跨径参数对地震反应的影响分析
• 4.4.1 常遇地震下地震反应分析
• 4.4.2 罕遇地震下地震反应分析
• 4.4.3 跨径参数分析小结
• 第五章 公路连续斜交桥跨数变化参数分析
• 5.1 常遇地震下地震反应分析
• 5.1.1 地震波沿x向输入时的分析
• 5.1.2 地震波沿y向输入时的分析
• 5.2 罕遇地震下地震反应分析
• 5.2.1 地震波沿x向输入时的分析
• 5.2.2 地震波沿y向输入时的分析
• 5.3 本章小结
• 结论和展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A