大跨度鐵路鋼管混凝土拱橋的抗震分析.pdf

1、拱橋是一種古老的橋梁形式,具有跨越能力大、承載能力高、穩(wěn)定性和耐久性好、建筑材料豐富、工程造價低、養(yǎng)護維修費用少、橋型宏偉壯觀等特有優(yōu)勢。隨著新材料的應(yīng)用,拱橋的跨越能力越來越大。尤其是鋼管混凝土拱橋由于承載力高、跨越能力強、抗震性能好、施工方便而發(fā)展迅速。我國是多地震的國家,鋼管混凝土拱橋在地震區(qū)的應(yīng)用也越來越廣泛。
　　 世界各國都非常重視橋梁抗震的理論研究和設(shè)計實踐,并且根據(jù)本國國情,基本都制定了結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防原則與抗震設(shè)計

2、規(guī)范。我國在鐵路方面也制定了相應(yīng)的《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范》,但此規(guī)范只適用于跨度小于150m的鋼梁及跨度小于120m的鐵路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土等梁式橋的抗震設(shè)計。大跨度拱橋由于大尺度性,其受力特性與普通小跨徑橋梁有較大的差別,抗震設(shè)計應(yīng)另行研究。
　　 本文以包西鐵路上一座下承式鋼管混凝土拱橋為工程背景,采用有限元軟件MIDAS建立全橋空間有限元模型,做了以下四個方面的工作:
　　 (1)在分析了該橋自振特性的基礎(chǔ)上

3、,分別沿橋梁縱向、橫向、豎向輸入反應(yīng)譜,分析了該橋的地震反應(yīng)。以拱肋的內(nèi)力和位移為研究對象,分析了恒載初始內(nèi)力引起的幾何非線性對該橋自振特性及地震反應(yīng)的影響。
　　 (2)考慮幾何非線性對地震反應(yīng)的影響,分別采用縱向輸入、橫向輸入和豎向輸入三種方式輸入地震波,繪出了三種激勵下拱腳、L／4、3L／8及拱頂?shù)汝P(guān)鍵截面的內(nèi)力和位移隨輸入方向不同的變化圖,并對其進行了分析,研究表明幾何非線性對大跨度鐵路下承式鋼管混凝土拱橋的影響不十分顯

4、著。為了得出一些共性的結(jié)論,本文將部分文獻中有關(guān)下承式鋼管混凝土拱橋非線性的結(jié)論做了歸納總結(jié),通過對比分析得到了一些可供參考的結(jié)論。
　　 (3)對該橋分別輸入三條多遇地震下的已有地震加速度記錄,采用動力時程分析法對該橋進行了一致激勵下縱向、橫向、豎向、縱+豎、橫+豎、縱+橫+豎六種方輸入方式下的地震反應(yīng)分對比,研究拱肋內(nèi)力和位移的變化,并找出了對應(yīng)于該橋的最不利輸入方式。
　　 (4)考慮材料非線性對大跨度鋼管混凝土拱