考虑碰撞和限位作用的三跨悬臂梁桥地震反应分析

论文摘要

我国是世界上多地震国家之一,随着城市现代化脚步的加快,城市人口的大量聚集和经济的高度发展,城市防震减灾问题更为突出。交通网络在整个城市生命线抗震防灾系统中的重要组成部分,桥梁结构如高速公路、铁路高架桥、立交桥和城市干道高架桥等的安全是保障地震后救灾能否顺利有效地进行的关键。大量震害分析表明,落梁破坏和桥面板的碰撞破坏是普遍存在的两种破坏形式,设置隔振支座减小桥梁地震反应是广泛使用的方法,而使用限位器防止落梁破坏是普遍采用的一种简单有效的方法。本论文主要针对公路桥中的三跨悬臂梁桥地震作用下的碰撞反应进行了分析,并分析了应用限位器进行碰撞和落梁的控制效果。主要的内容有以下几个方面:1.安装铅芯橡胶支座的三跨悬臂隔振梁桥地震作用下的碰撞反应分析。利用ANSYS有限元分析软件建立了考虑铅芯橡胶支座的非线性、墩底的潜在塑性铰的非线性、P ??效应的不利影响、碰撞单元和限位器单元的非线性有限元模型;2.研究了高架桥梁在考虑和不考虑碰撞影响的地震反应区别,并研究了不同频谱特性的地震地震动作用下的结构响应的差别。研究表明碰撞对于上部结构加速度峰值影响显着,对于桥跨之间的相对位移影响显着。碰撞对落梁发生有明显的不利作用,因此应当尽量避免碰撞的不利影响。3.研究了限位器对于高架桥梁碰撞和落梁的控制效果,给出了针对本模型的合理刚度,并做了有限位器无限位器地震反应对比分析。研究表明限位器能够有效的控制相邻桥跨的分离方向的相对位移,对于防止落梁破坏发生非常有效。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景
• 1.2 桥梁在地震作用下的主要破坏模式
• 1.2.1 汶川地震中的桥梁破坏
• 1.2.2 公路桥梁在地震作用下的主要破坏模式
• 1.3 碰撞问题的研究现状
• 1.3.1 桥梁碰撞问题研究现状
• 1.3.2 目前防止碰撞破坏的主要措施
• 1.4 桥梁限位器研究现状
• 1.5 本文主要研究内容
• 第2章 三跨悬臂梁桥的有限元模型
• 2.1 引言
• 2.2 三跨悬臂桥梁的有限元模型
• 2.2.1 铅芯橡胶隔震支座的模拟
• 2.2.2 碰撞单元的模拟
• 2.2.3 桥墩的模拟
• 2.2.4 有限元模型中的其它考虑
• 2.3 结构的模态分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 桥梁结构的碰撞反应分析
• 3.1 引言
• 3.2 地震动输入的选取
• 3.3 天津地震动作用下桥梁反应分析
• 3.3.1 不考虑碰撞的影响
• 3.3.2 考虑碰撞的影响
• 3.4 El Centro 地震动作用下桥梁反应分析
• 3.5 对比分析
• 3.5.1 考虑和不考虑碰撞的对比分析
• 3.5.2 不同地震动作用的对比
• 3.6 本章小结
• 第4章 限位器的控制效果分析
• 4.1 引言
• 4.2 桥梁限位器的研究现状
• 4.2.1 限位装置的常用形式
• 4.2.2 国内外对限位器的研究
• 4.2.3 限位器设计方法
• 4.3 桥梁限位器的参数分析
• 4.3.1 最大碰撞力
• 4.3.2 伸缩缝两端结构相对位移
• 4.3.3 限位器最大出力
• 4.4 桥梁限位器的抗震控制效果
• 4.4.1 缩缝处碰撞力
• 4.4.2 伸缩缝端部加速度
• 4.4.3 伸缩缝两端部位移
• 4.4.4 桥台支座水平方向反力
• 4.4.5 桥墩上下端反应
• 4.4.6 挂梁支座产生的剪力
• 4.4.7 限位器产生的控制力
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢