简支体系桥梁震害调查及抗震概念设计原则研究

论文摘要

桥梁做为公路交通网络的重要组成部分,是公路系统的咽喉。就整个公路交通网络而言,桥梁无论跨度大小,只要在地震中发生严重损毁,都有可能导致交通网络的瘫痪,从而严重影响灾后抗震救灾工作,汶川地震即是一个鲜明的实例。简支体系桥梁作为中小跨度桥梁最广泛采用的桥型,针对其进行专门的抗震设计研究具有重要的现实意义。本文在收集近年来国内外多次大地震震害的基础上,总结了简支体系桥梁的主要震害类型,并对主要震害特点及机理进行了简要分析,得到了震害启示；在此基础上,对简支体系桥梁基于桥墩保护和横向落梁保护的概念设计原则进行了研究。1)收集了近年来国内外10次大地震中120座简支体系桥梁的主要震害现象,归纳出简支体系桥梁的支承破坏或落梁、桥墩震害、地基震害为主要震害；桥台震害、伸缩缝或桥面连续震害、主梁结构性震害为次要震害；对简支体系桥梁的主要震害特点及机理进行了简要分析,得到了震害启示。2)运用梁格法建立了某桥面连续预应力混凝土简支梁桥动力计算模型,进行了简支梁桥地震响应特性分析,总结了简支体系桥梁的地震响应特性。3)通过探讨桥面连续的作用及联孔长度、支座优化布置(桥墩组合抗推刚度)、孔跨布置等方面进行了地震作用下桥墩内力分析,得到了桥面连续简支体系桥梁基于桥墩保护的概念设计原则。核心问题是应使得一联内各墩内力分配大致均衡,从而避免结构出现薄弱环节,发挥出结构的整体抗震性能；同时给出了已知桥墩尺寸时,支座的合理选型方法。4)通过探讨挡块刚度对结构横向地震响应的影响,总结了挡块的合理设置原则。确定挡块刚度的基本原则应是在确保主梁不发生落梁的前提下,尽量减小桥墩内力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 简支体系桥梁震害调查及抗震概念设计研究现状
• 1.3 简支体系桥梁抗震概念设计优先
• 1.4 桥梁地震响应分析理论综述
• 1.4.1 静力法
• 1.4.2 反应谱法
• 1.4.3 时程分析法
• 1.4.4 随机振动法
• 1.5 本论文的主要研究内容
• 第2章 桥梁抗震分析理论与计算方法
• 2.1 桥梁结构抗震分析动力学基础
• 2.1.1 动力问题的Hamilton原理
• 2.1.2 结构体系的动力学方程
• 2.1.3 两节点等参直梁单元
• 2.1.4 关于结构质量矩阵的处理
• 2.1.5 Rayleigh阻尼
• 2.2 线性时程分析
• 2.2.1 运动方程的建立
• 2.2.2 振型叠加法求解运动方程
• 2.3 梁格法
• 2.3.1 梁格法基本原理
• 2.3.2 梁板式上部结构梁格分析
• 2.3.3 T梁梁格理论要点
• 2.4 本章小结
• 第3章 简支体系桥梁震害调查与分析
• 3.1 简支体系桥梁震害
• 3.1.1 典型震害描述
• 3.1.2 主要震害
• 3.2 主要震害特点及机理简析
• 3.2.1 支承破坏及主梁移位
• 3.2.2 桥墩破坏
• 3.2.3 地基震害及次生灾害
• 3.3 震害启示
• 3.4 本章小结
• 第4章 桥面连续简支梁桥地震响应特性分析
• 4.1 桥梁概况及结构模拟
• 4.2 结构动力特性
• 4.3 E1地震作用下抗震性能分析
• 4.3.1 恒载作用下轴力
• 4.3.2 E1地震响应
• 4.3.3 E1地震作用验算
• 4.4 E2地震作用下抗震性能分析
• 4.4.1 E2地震响应
• 4.4.2 E2地震作用验算
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于桥墩保护的概念设计
• 5.1 桥面连续的作用及联孔长度
• 5.2 支座优化布置
• 5.2.1 桥面连续柔性排架墩纵向组合抗推刚度的计算
• 5.2.2 支座刚度优化
• 5.2.3 支座选型
• 5.3 孔跨布置
• 5.3.1 计算模型
• 5.3.2 地震响应比较
• 5.4 本章小结
• 第6章 基于横向落梁保护的概念设计
• 6.1 概述
• 6.2 挡块刚度对结构横向地震响应的影响
• 6.2.1 不考虑挡块时结构横向地震响应
• 6.2.2 挡块刚度对结构横向地震响应的影响
• 6.2.3 挡块的设置原则
• 6.3 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 致谢
• 参考文献