隨著城市交通的迅速發(fā)展,曲線梁橋已經(jīng)成為城市道路網(wǎng)中不可或缺的立交橋型之一。作為重要的交通運輸樞紐,曲線梁橋面臨著撞擊、爆炸等意外荷載的威脅,一旦因局部損傷引發(fā)連續(xù)倒塌,將會造成巨大的生命財產(chǎn)損失。鑒于意外荷載的不確定性及連續(xù)倒塌的危害性,如何合理考慮意外荷載的影響并開展曲線梁橋連續(xù)倒塌研究具有重要的現(xiàn)實意義。本文采用拆除構(gòu)件法,對曲線梁橋進行連續(xù)倒塌分析,研究橋墩發(fā)生初始破壞后剩余結(jié)構(gòu)的受力性能及倒塌模式,為曲線梁橋抗連續(xù)倒塌設(shè)計提供依據(jù)。本文主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)參考建筑結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌規(guī)范,根據(jù)曲線梁橋的結(jié)構(gòu)特點,提出了適用于曲線梁橋結(jié)構(gòu)的容許倒塌范圍,結(jié)合構(gòu)件失效準則可對曲線梁橋進行連續(xù)倒塌評估。(2)建立鋼筋混凝土曲線梁橋有限元模型,基于拆除構(gòu)件法,采用線性靜力分析和線性動力分析進行曲線梁橋連續(xù)倒塌研究。通過逐步增大荷載的方法,對比線性動力與線性靜力分析結(jié)果,給出了適合曲線梁橋的荷載動力放大系數(shù)的建議取值,其保守取值為2.0。(3)基于拆除構(gòu)件法,采用非線性動力分析進行曲線梁橋連續(xù)倒塌評估,并研究橋墩失效的動力效應對結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響。結(jié)果表明,橋墩失效的動力效應對剩余結(jié)構(gòu)內(nèi)力產(chǎn)生較大的放大作用。根據(jù)不同工況,箱梁彎矩最大增長4.0~6.5倍,增長最大位置為失效跨內(nèi);橋墩軸力最大增長2.0~3.0倍,增長最大位置不僅是相鄰橋墩,遠端邊墩也會出現(xiàn)大幅的瞬時增長。(4)根據(jù)塑性鉸開展、上部結(jié)構(gòu)位移、橋墩位移及損傷狀態(tài)分析剩余結(jié)構(gòu)的倒塌模式。結(jié)果表明,中墩失效的倒塌模式主要表現(xiàn)為橋面豎向倒塌和傾覆,梁體破壞形式主要為梁端塑性鉸破壞;邊墩失效的倒塌模式主要表現(xiàn)為邊跨懸臂端折斷,發(fā)生落梁破壞,進而撞擊相鄰橋墩,致使其嚴重破壞甚至倒塌,有引發(fā)多米諾骨牌式連續(xù)倒塌的風險。(5)進行線性分析和非線性動力分析結(jié)果對比。結(jié)果表明,線性分析具有分析簡便、計算時間短且結(jié)果保守可靠的特點,但不能考察結(jié)構(gòu)塑性鉸開展和破壞形式;非線性動力分析結(jié)果準確,可以反映結(jié)構(gòu)的破壞模式,但分析復雜,計算成本高。因此線性分析適用于結(jié)構(gòu)安全的初步判斷,對危險工況的深入分析需采用非線性動力分析。
【學位單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：U441
【部分圖文】：

景及意義（Progressive collapse）是指結(jié)構(gòu)在意外荷載作用下不斷向剩余結(jié)構(gòu)擴展，最終導致結(jié)構(gòu)發(fā)生與初始損構(gòu)倒塌。雖然連續(xù)倒塌事件發(fā)生概率較小，但往往產(chǎn)損失。因此如何降低局部破壞對整體結(jié)構(gòu)的影響與之不成比例的大范圍破壞，成為結(jié)構(gòu)工程學科研續(xù)倒塌的關(guān)注始于 1968 年英國 Ronan Point 公寓煤層裝配式鋼筋混凝土板式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)倒塌的起因是 爆炸。在爆炸沖擊作用下，廚房外部承重墻發(fā)生破壞向承載構(gòu)件而發(fā)生大面積坍塌，18 層以下結(jié)構(gòu)因受用相繼倒塌。圖 1.1 為 Ronan Point 公寓的倒塌情況

圖 1.2 世貿(mào)大廈的倒塌，國內(nèi)外的橋梁結(jié)構(gòu)也發(fā)生了多起倒塌事故。1980 年 5 陽光大橋遭受貨輪撞擊橋墩，導致橋墩所在南跨倒塌，35國亞拉巴馬州 CSX 鐵路橋因托駁船撞擊發(fā)生倒塌，累計 47 月 7 日，四川宜賓通往云南的交通要道宜賓南門大橋兩端其初始破壞是連接拱體和橋面預制板的吊桿斷裂。2007 年“九江大橋 6.15 船撞橋事故”導致橋面坍塌 200 米，9 人

3（e）北京懷柔寶山寺白河橋 （f）連霍高速義昌大橋圖 1.3 橋梁倒塌實例由于地形和空間的限制，曲線梁橋得到廣泛的運用，在交通、經(jīng)濟、軍發(fā)揮著越來越重要的作用。曲線梁橋結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生連續(xù)倒塌事故，將會帶大的經(jīng)濟損失和惡劣的社會影響。隨著社會文明進程的推進，工程技術(shù)的突破和革新，人們對橋梁結(jié)構(gòu)的安全性能提出更高的要求，因此推進曲線結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌研究具有重要意義。
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本文編號：2872330