全無縫半整體式橋梁抗震性能研究.pdf

1、我國是全球地震災(zāi)害很嚴(yán)重的國家，強(qiáng)烈的地震易導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)破壞，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。國外多次地震災(zāi)害和大量的抗震研究已經(jīng)表明:無縫橋梁是中小梁橋中抗震性能非常優(yōu)異的橋型，屬于“耐震結(jié)構(gòu)體系”。本人所在的湖南大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)提出的新型“全無縫半整體式橋梁”（簡稱“全無縫橋梁”）性能比國外整體式橋臺橋梁更加優(yōu)異。歷經(jīng)十多年的研究實(shí)踐，雖然已經(jīng)建立了全無縫半整體式橋梁完善的常規(guī)設(shè)計(jì)與施工方法，但其抗震性能還從未進(jìn)行過分析和評估。為了完成“全無縫半整

2、體式橋梁抗震性能研究”這一主題，本文主要工作和創(chuàng)新如下:
　　(1)研究了配筋接線路面彈塑性拉伸力學(xué)特性?；阡摻罨炷羻屋S拉伸平均應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)模型，采用解析方法推導(dǎo)接線路面拉伸力-變形骨架曲線理論模型，并采用Matlab編輯非線性求解程序。采用1∶1足尺室內(nèi)模型試驗(yàn)研究接線路面彈塑性拉伸特性，并與解析理論進(jìn)行對比?；诮泳€路面拉伸理論模型，采用參數(shù)敏感性分析方法，更加全面的分析和掌握接線路面力學(xué)特性。確定接線路面板的性能點(diǎn)，并

3、以此定義了接線路面板的位移損傷指標(biāo)和線性簡化模型。
　　(2)研究了臺后接線路面體系精細(xì)化有限元模型。臺后接線路面體系的模擬比較復(fù)雜，涉及到地梁-土相互作用、軸-彎-剪鋼筋混凝土接線路面板以及路基與接線路面板界面的摩擦耗能效應(yīng)。對適合模擬鋼筋混凝土墻板軸-彎-剪特性的宏觀模型、桁架模型、微觀模型和（剪切型）纖維模型進(jìn)行了全面的分析，確定出適合模擬接線路面板特性的模型。推導(dǎo)和闡述截面剪切型纖維模型3D單元方程和截面剪切模型參數(shù)確定方

4、法，并采用OpenSees軟件建立了接線路面板模型。同樣對適合地梁-土相互作用的剛性擋墻土壓力模型進(jìn)行了全面的分析，選定適應(yīng)墻高變化的EHFD模型作為地梁-土相互作用分析模型，并采用OpenSees進(jìn)行了建模。
　　(3)研究了全無縫半整體式橋梁的動力特性和地震響應(yīng)敏感性參數(shù)。建立全無縫半整體式橋梁和改造前連續(xù)梁橋的3D彈性有限元模型。采用模態(tài)分析方法對比研究了全無縫半整體式橋梁和連續(xù)梁橋模態(tài)的差別。采用反應(yīng)譜法分別對接線路面剛度

5、、支座剛度、橋墩高度、橋梁全長、斜交角度等參數(shù)進(jìn)行了敏感性分析，并以此給出相應(yīng)設(shè)計(jì)構(gòu)造建議。
　　(4)研究提出了全無縫半整體式橋梁的抗震構(gòu)造措施。基于已確定的臺后接線路面體系精細(xì)有限元模型，建立了全無縫橋梁3D非線性有限元模型。分析搜選出了適合非線性時程分析和后續(xù)易損性分析的數(shù)條典型地震波。為了進(jìn)一步增強(qiáng)在強(qiáng)震作用下全無縫橋梁縱橋向的抗震能力，采用設(shè)置1道和2道地梁的全無縫橋梁進(jìn)行了8度、9度地震烈度下的非線性時程分析。同樣，為

6、了增強(qiáng)在強(qiáng)震作用下全無縫橋梁橫橋向的抗震能力，對不同支座剛度、不同橫向擋塊-主梁間隙進(jìn)行了時程分析。由于支座剛度和擋塊間隙的構(gòu)造只是在平衡上部結(jié)構(gòu)下部結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，本文結(jié)合全無縫橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在搭板枕梁兩端設(shè)置整體化的橫向擋墻，通過擋墻-土相互作用增強(qiáng)接線路面體系橫向剛度。進(jìn)了強(qiáng)震下?lián)鯄K尺寸參數(shù)分析，給出了新型搭板枕梁構(gòu)造設(shè)計(jì)。
　　(5)分析和評估了全無縫半整體式橋梁的易損性。給出橋墩、支座、地梁和接線路面板基于位移的損傷指標(biāo)。結(jié)