【摘要】：在國(guó)內(nèi),中小跨徑簡(jiǎn)支梁橋或連續(xù)梁橋在道路交通運(yùn)輸系統(tǒng)中扮演著極為重要的角色。這類橋梁一般采用板式橡膠支座,并在墩、臺(tái)上設(shè)置鋼筋混凝土抗震擋塊,構(gòu)成上部結(jié)構(gòu)抗震體系。本文以汶川地震中普遍出現(xiàn)的擋塊破壞、支座破壞、主梁落座甚至落梁等震害為研究背景,選取了三座不同墩高布置的典型橋例,建立了考慮板式橡膠支座滑移現(xiàn)象和擋塊非線性滯回特性的三維分析模型,采用參數(shù)分析了擋塊強(qiáng)度(為各墩處恒載反力的百分?jǐn)?shù))、擋塊變形能力、擋塊與主梁間的初始間隙和支座摩擦系數(shù)等參數(shù)對(duì)三座橋例地震響應(yīng)的影響,以及由此導(dǎo)致的橋梁上部結(jié)構(gòu)的橫向位移特征和下部結(jié)構(gòu)的內(nèi)力變化規(guī)律。最后,通過(guò)IDA分析方法,對(duì)墩柱曲率、墩柱抗剪、支座最大變形隨PGA的變化規(guī)律進(jìn)行了分析,對(duì)橋梁關(guān)鍵構(gòu)件和橋梁系統(tǒng)進(jìn)行了易損性研究。主要研究結(jié)論有:(1)三個(gè)橋例分別采用了單矮墩結(jié)構(gòu)(橋例HSH)、雙矮墩結(jié)構(gòu)(橋例SHS)、全矮墩結(jié)構(gòu)(橋例SSS),研究表明不同墩高布置決定了橋梁的橫向剛度分布,導(dǎo)致每個(gè)橋例中高墩和矮墩受力上有很大的差異,矮墩受力明顯更不利,矮墩上支座的變形、墩柱的內(nèi)力均比高墩的大,矮墩本身及矮墩上的支座發(fā)生同一損傷程度的超越概率比高墩大。(2)隨著擋塊強(qiáng)度的增加,橋梁的橫向剛度增大,擋塊可明顯降低支座的橫向變形和主梁的橫向位移,發(fā)揮限位作用,但同時(shí)也會(huì)將主梁慣性力更多地傳遞給墩柱,使得墩底剪力和墩底截面的曲率需求不斷增大。參數(shù)分析表明,擋塊強(qiáng)度是控制墩柱屈服程度最重要的因素,決定著橋墩的屈服程度;總的來(lái)說(shuō),30%強(qiáng)度的擋塊一方面可以控制支座變形,使其不發(fā)生嚴(yán)重的破壞,另一方面也不至于過(guò)度增大墩柱的地震內(nèi)力。(3)在30%擋塊強(qiáng)度的基礎(chǔ)上,隨著擋塊變形能力的增加,支座變形、主梁位移以及墩柱剪力和曲率響應(yīng)在增加,但增加幅度很小;當(dāng)擋塊的變形能力足夠大而不會(huì)在地震中發(fā)生破壞時(shí),擋塊雖然限制住了主梁的滑動(dòng),但此時(shí)擋塊所產(chǎn)生的大變形并不能使支座變形、墩柱剪力和曲率響應(yīng)明顯降低�？偟膩�(lái)說(shuō),在擋塊強(qiáng)度確定的情況下,擋塊變形能力的大小對(duì)支座變形、主梁位移以及墩柱剪力和曲率等地震響應(yīng)只能產(chǎn)生小幅的影響,且當(dāng)擋塊變形能力為0.15m時(shí)橋梁整體地震響應(yīng)最小。(4)在30%擋塊強(qiáng)度的基礎(chǔ)上,隨著擋塊與主梁間隙的增加,主梁自由滑動(dòng)的空間增大了,直接導(dǎo)致了主梁位移和支座變形的增大;且各墩的墩底剪力得以小幅降低,各墩的墩底截面曲率也得到一定程度的下降,但總體來(lái)說(shuō)降幅都較小。因此,在擋塊強(qiáng)度確定的情況下,擋塊間隙的變化對(duì)支座變形、主梁位移以及墩柱剪力和曲率等地震響應(yīng)影響不大,通過(guò)擋塊間隙參數(shù)的變化,可對(duì)橋梁地震響應(yīng)進(jìn)行一定的優(yōu)化,且當(dāng)擋塊間隙為0.02m時(shí)優(yōu)化效果最好。(5)在30%擋塊強(qiáng)度的基礎(chǔ)上,隨著板式橡膠支座摩擦系數(shù)的增加,主梁與支座間的摩擦力增大了,支座的橫向變形和主梁的橫向滑移因此得到一定程度的控制,但當(dāng)摩擦系數(shù)超出某個(gè)范圍后,支座摩擦系數(shù)的變化對(duì)改變支座變形和主梁位移幾乎沒(méi)有作用。由于矮墩上支座和擋塊的破壞,而高墩上支座和擋塊基本都處于彈性狀態(tài),因而摩擦系數(shù)增長(zhǎng)的過(guò)程實(shí)質(zhì)上是支座把增大的摩擦力傳遞給橋墩的過(guò)程�？偟膩�(lái)說(shuō),在擋塊強(qiáng)度確定的情況下,摩擦系數(shù)的變化對(duì)支座變形、主梁位移以及墩柱剪力和曲率等地震響應(yīng)影響不大。(6)隨著地震動(dòng)PGA的增加,各墩柱的墩底截面曲率、屈服程度在不斷增加,但屈服程度的增幅很小;支座的最大變形不斷增加,而墩柱抗剪參數(shù)在擋塊破壞前增幅很大,擋塊破壞后增幅很小。(7)在30%擋塊強(qiáng)度的基礎(chǔ)上,當(dāng)其位于高墩且PGA=1.0g時(shí)擋塊仍處于正常工作狀態(tài);而當(dāng)其位于矮墩上且PGA=0.6g時(shí)擋塊就基本上進(jìn)入了完全破壞狀態(tài)。這就使得高墩上的支座均不破壞,而矮墩上的支座在PGA為0.4g內(nèi)不破壞,在0.7g時(shí)會(huì)發(fā)生輕微破壞。(8)在進(jìn)行典型構(gòu)件的地震易損性分析時(shí),隨著PGA的增加,各墩柱各級(jí)損傷狀態(tài)的超越概率和各支座各級(jí)損傷狀態(tài)的超越概率均在不斷增大;且在同一地震動(dòng)強(qiáng)度下,低等級(jí)損傷狀態(tài)發(fā)生的概率越大。隨著各墩柱和支座破壞狀態(tài)的發(fā)展,損傷狀態(tài)逐漸加重,但超越概率也逐漸趨于平緩。在進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)的易損性分析時(shí),隨著PGA的增加,體系損傷狀態(tài)的超越概率不斷增大;雖然構(gòu)件之間不同損傷狀態(tài)的超越概率存在差異,但個(gè)體之間的差異對(duì)橋梁整體系統(tǒng)損傷狀態(tài)超越概率的影響較小,而且橋梁系統(tǒng)比任一構(gòu)件都更容易發(fā)生損傷。
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U442.55
【圖文】：

（c）順河大橋 （d）映秀岷江大橋圖 1.2 汶川地震中典型擋塊震害圖在國(guó)內(nèi)現(xiàn)行的橋梁抗震規(guī)范中，不管是《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》[17]、《公筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》[18]《公路工程抗震規(guī)范》[19]等重要，都沒(méi)有對(duì)鋼筋混凝土橫向限位擋塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)方法、細(xì)部構(gòu)造及其性能目標(biāo)明確規(guī)定，僅將其作為一種構(gòu)造措施，這就導(dǎo)致了橋梁工程人員忽視對(duì)擋塊的，不能充分發(fā)揮擋塊的作用。汶川大地震和玉樹(shù)地震造成嚴(yán)重的橋梁震害中，地震區(qū)域大量橋梁的板式支座發(fā)生屈服滑移、擋塊破壞、主梁橫向位移過(guò)大，但橋墩相對(duì)損傷較輕[20-2此看來(lái)，在強(qiáng)震作用下，可以允許板式橡膠支座發(fā)生滑動(dòng)可以有效保護(hù)下部結(jié)證明了擋塊延性破壞對(duì)橋墩及基礎(chǔ)是有利的。因此，合適的擋塊與板式橡膠支成的準(zhǔn)隔震體系(quasi-isolation)[22-23]，在一定強(qiáng)度地震下達(dá)到既能限制上部結(jié)移，又能減小下部結(jié)構(gòu)損傷的目的，這也是本文研究的重點(diǎn)。震后，徐略勤等針對(duì)鋼筋混凝土擋塊開(kāi)展了一系列的試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究，并提出了擋塊的分型和設(shè)計(jì)方法，可為本文的研究工作提供參考。

第二章 基于 OpenSEES 的連續(xù)梁橋分析模型與動(dòng)力特性研究( ) ( )( ) ( ) 1cov covcov1ny si yi siincore y core er y er si core eriydA A yydA ydA A ++ + 中，積分項(xiàng)代表混凝土的內(nèi)力合力，求和項(xiàng)代表鋼筋應(yīng)考慮對(duì)保護(hù)層混凝土和核心混凝土取不同的應(yīng)力 、核心混凝土和鋼筋的的應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系已知的情況分方法（如梯形法或 Simpson 法），通過(guò)計(jì)算機(jī)程序?qū)λ悖玫浇孛娴膹澗?曲率關(guān)系曲線。在計(jì)算截面的用曲率增量或應(yīng)變?cè)隽糠ǎ瑢?duì)一系列曲率值計(jì)算相應(yīng)限曲率為止，可得到截面的彎矩 曲率曲線如圖 2.7

重慶交通大學(xué)碩士學(xué)位論文振周期及振型公式（2.23）所示的多自由度體系自由振動(dòng)方程，可以和振型，見(jiàn)表 2.3 和圖 2.17-2.26。表2.3 橋例一自振周期及振型描述周期 頻率 振型描述2.319 0.431 主梁縱飄+橋墩縱2.051 0.487 主梁橫擺+橋墩非同1.853 0.540 主梁橫擺+橋墩同步2.319 0.431 主梁橫彎+橋墩同步1.678 0.596 主梁橫擺+橋墩非同1.413 0.708 橋墩同向縱彎0.815 1.226 橋墩同向縱彎0.810 1.234 橋墩反向縱彎0.581 1.720 主梁橫彎+橋墩異向0.581 1.720 主梁橫彎+橋墩異向

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2780722