简支梁桥在地震作用下碰撞效应研究

论文摘要

地震作用下,由于梁的位移较大,致使桥梁相邻上部结构之间发生碰撞引发桥梁的破坏甚至倒塌。桥梁的碰撞问题被认为是影响桥梁地震反应和抗震性能的重要因素之一。对桥梁进行抗震分析时,必须考虑碰撞效应对其动力稳定性能的影响。而且,为了防止桥梁在地震作用下产生由于碰撞而引起的破坏,需对其碰撞问题进行全面分析研究。桥梁碰撞是指地震作用下相邻结构之间的侧向撞击。由于相邻结构之间动力性能的差异,导致桥梁各相邻梁段在地震时存在非同步振动,当梁间伸缩缝宽度无法满足梁间振动状态的要求时,会发生碰撞。借鉴已有的世界主要城市地震灾害调查结果,结构碰撞是导致其地震灾害的主要原因,桥梁碰撞也是导致桥梁体系破坏倒塌的重要原因。随着桥梁建设的发展及桥梁抗震分析理论的健全,桥梁碰撞日益得到国内外学者的广泛重视,并取得了诸多研究成果。桥梁结构碰撞效应的研究,应结合桥梁自身特点研究碰撞对桥梁结构地震动响应的影响。因此,为较精确的模拟桥梁的碰撞现象,正确反映碰撞效应的影响,本文系统地开展地震作用下简支梁桥的碰撞反应分析研究。本文以一座三等跨简支梁桥为研究对象,建立其全桥精细化有限元模型,利用有限元软件进行时程分析,研究在纵向地震作用下多种参数对其碰撞效应影响。主要工作有以下几个方面：1、概述现有碰撞单元模型,探讨碰撞阻尼系数对碰撞力和桥梁地震响应的影响。2、对比考虑碰撞和未考虑碰撞两种模型,探讨碰撞对桥梁地震响应的影响。3、分析碰撞效应,探讨间隙大小、邻跨周期比、地震波等对碰撞的影响。4、介绍工程中减轻碰撞及防落梁措施研究状况。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 桥梁震害调查
• 1.3 桥梁碰撞反应研究进展
• 1.4 常见碰撞模型
• 1.5 本文主要研究内容
• 第二章 碰撞反应计算理论及方法
• 2.1 桥梁地震动计算理论
• 2.1.1 静力法
• 2.1.2 反应谱法
• 2.1.3 时程分析法
• 2.2 碰撞反应分析
• 2.2.1 恢复系数法
• 2.2.2 接触单元模型
• 2.2.3 直杆共轴碰撞理论
• 2.3 抗震分析基本理论
• 2.3.1 地震动下的结构运动方程
• 2.3.2 多自由度体系的结构动力特性
• 2.3.3 数值积分
• 2.3.4 求解非线性方程
• 第三章 简支梁桥碰撞效应分析模型
• 3.1 有限元方法简述
• 3.2 地震波的选择和调整
• 3.3 碰撞单元
• 3.4 地基模拟
• 3.5 本构模型
• 3.6 依托工程桥梁有限元模型
• 第四章 碰撞效应分析
• 4.1 引言
• 4.2 碰撞影响
• 4.3 碰撞单元阻尼
• 4.4 间隙大小
• 4.5 邻跨周期比
• 4.6 地震波影响
• 4.7 小结
• 第五章 减轻碰撞及防落梁措施
• 5.1 引言
• 5.2 结构控制概述
• 5.2.1 被动控制
• 5.2.2 主动控制
• 5.2.3 混合控制
• 5.3 桥梁减轻碰撞及放落梁措施
• 5.3.1 减轻碰撞措施
• 5.3.2 防落梁措施
• 5.4 小结
• 结论
• 主要结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢