【摘要】：鋼管混凝土格構式高墩—桁式梁輕型橋梁屬于新型的組合橋梁。干海子大橋作為國內(nèi)首座該類型橋梁,其活載與恒載的比重比一般橋梁大,同時該橋墩高梁長、結構新穎、構造復雜,使得該橋抗震性能與普通組合結構不同。由于該橋位于強震到弱震活動過渡帶,地震基本烈度較大,在強震作用下,有可能導致主梁產(chǎn)生過大的位移和振動,影響行駛車輛的安全。因此,本文對地震作用下干海子大橋車橋動力響應進行分析,探討地震作用下高墩橋梁的行車安全性。本文的主要工作和得到的主要結論為：(1)基于考慮路面不平整度的車橋相互作用的耦合運動方程,考慮地震荷載的作用,建立了地震作用下車橋相互作用的耦合計算方法。將地震作用下車橋相互作用的耦合計算方法添加到已開發(fā)的程序NL_Beam3D中,實現(xiàn)了地震作用車橋系統(tǒng)相互作用的耦合計算。(2)與實橋荷載試驗和地震模擬振動臺縮尺模型試驗進行了比較分析。結果表明：有限元分析得到的振型與兩個試驗得到的振型一致,有限元計算得到的面內(nèi)、面外基頻與試驗得到的結果接近,誤差在5%以內(nèi)；移動車輛作用下第20跨主梁下弦桿動撓度有限元計算結果與實橋荷載試驗的實測值較接近；在E1地震作用下,實橋有限元計算得到的位移時程曲線形狀與振動臺試驗結果一致,實測位移幅值與理論位移幅值近似滿足1/82的相似比關系,從而確認了本文建立的計算方法和編制的程序的正確性。(3)在最不利方向輸入E1地震,橋梁主要以橫向前幾階對稱振型振動為主。采用車輛側(cè)傾指標對行車安全進行的評價可以看出,橋梁橫向最大加速度均小于車輛傾覆指標閥值,故E1地震作用下橋上行駛的車輛不會發(fā)生側(cè)傾；相應的各橋墩墩頂最大位移,與《公路鋼管混凝土橋梁設計與施工指南》規(guī)定的H/300限值相比,除8#墩外,其余墩均能滿足要求。(4)通過逐級加大地震強度的方法分析干海子大橋的行車安全性。結果表明,第一、二聯(lián)分別在地面峰值加速度PGA為0.17g(E1地震動)和0.26g(1.53倍E1地震動)時個別墩墩頂橫向位移已超過了H/300的限值,但重型貨車沒有發(fā)生側(cè)傾；重型貨車可能發(fā)生傾覆時第一、二聯(lián)對應的PGA分別為0.23g(1.35倍E1地震動)和0.32g(1.88倍E1地震動),此時最大墩頂橫向位移與墩高之比分別為1/178和1/198,均大于《公路鋼管混凝土橋梁設計與施工指南》規(guī)定的限值1/300,說明該指南對橋墩墩頂位移的限制比較嚴格。
[Abstract]:Concrete-filled steel tubular latticed high piers-truss beam light bridge is a new type of composite bridge. As the first bridge of this type in China, the proportion of live load and dead load of Qianhaizi Bridge is larger than that of ordinary bridge. At the same time, the bridge pier is long, the structure is novel and the structure is complex, which makes the seismic performance of the bridge different from that of the ordinary composite structure. Because the bridge is located in the transition zone from strong earthquake to weak earthquake, the earthquake intensity is large. Under the action of strong earthquake, the bridge may cause excessive displacement and vibration of the main beam and affect the safety of the driving vehicle. Therefore, the dynamic response of vehicle-bridge of Qianhaizi Bridge under earthquake is analyzed in this paper, and the driving safety of high-pier bridge under earthquake is discussed. The main work and conclusions are as follows: (1) based on the coupled motion equation of vehicle-bridge interaction considering road roughness and considering the effect of seismic load, the coupling calculation method of vehicle-bridge interaction under earthquake action is established. The coupling calculation method of vehicle-bridge interaction under earthquake action is added to the developed program NL_Beam3D. The coupling calculation of vehicle-bridge system interaction under seismic action is realized. (2) the results are compared with those of real bridge load test and seismic simulation shaking table scale model test. The results show that the vibration modes obtained by finite element analysis are consistent with those obtained by two tests. The in-plane, out-of-plane fundamental frequencies obtained by finite element analysis are close to those obtained by experiments, and the error is less than 5%. Under the action of moving vehicle, the finite element calculation results of the dynamic deflection of the chord under the 20th span main girder are close to the measured values of the real bridge load test, and the shape of the displacement time history curve obtained by the finite element calculation of the bridge under the E1 earthquake is consistent with that of the shaking table test. The measured displacement amplitude and the theoretical displacement amplitude approximately satisfy the similarity ratio of 1 / 82, thus confirming the correctness of the calculation method and the program developed in this paper. (3) the E1 earthquake is input in the most disadvantageous direction. The bridge is mainly based on the first several transversal symmetrical vibration modes. Using the vehicle roll index to evaluate the driving safety, it can be seen that the maximum lateral acceleration of the bridge is less than the threshold value of the vehicle overturning index, so the vehicles travelling on the bridge under E1 earthquake will not roll; The corresponding maximum displacement of the piers is compared with the limit of H / 300 specified in the guidelines for the Design and Construction of concrete filled Steel Tube Bridges, except for the 8# piers. The rest of the piers can meet the requirements. (4) the traffic safety of Qianhaizi Bridge is analyzed by increasing the earthquake intensity step by step. The results show that, first, when the peak ground acceleration PGA is 0.17g (E1 ground motion) and 0.26g (1.53E1 earthquake), the lateral displacement of the piers exceeds the limit of H / 300, but the heavy truck does not roll. Heavy goods vehicles may be capsized first, The PGA of the two combinations are 0.23g (1.35 times E1) and 0.32g (1.88% E1) respectively. The ratio of transverse displacement to height of pier is 1 / 178 and 1 / 198, respectively, which is greater than the limit stipulated in the guidelines for the Design and Construction of concrete filled Steel Tube Bridges. The value of 1 / 300 indicates that the guide limits the pier top displacement more strictly.
【學位授予單位】：福州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TU398.9

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4 管英s，

本文編號：2140920