曲線橋地震碰撞響應(yīng)及防撞限位措施研究.pdf

1、橋梁是交通網(wǎng)絡(luò)的樞紐工程，曲線連續(xù)橋梁由于其對空間和線性的限制有著良好的適應(yīng)性而在橋梁工程中有著廣泛的應(yīng)用。與直線橋梁相比，由于曲線橋梁結(jié)構(gòu)具有不規(guī)則性，在地震中更容易遭遇破壞，一方面造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，另一方面震后修復(fù)十分困難，所以曲線橋梁的抗震防災(zāi)問題一直倍受學(xué)術(shù)界和工程界的高度重視。歷次地震表明，地震作用下橋梁相鄰結(jié)構(gòu)之間發(fā)生碰撞以及落梁，是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞或者倒塌的一個主要原因。曲線橋梁由于結(jié)構(gòu)曲率的影響，地震作用下主梁扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象嚴(yán)重，

2、更易引起相鄰構(gòu)件的碰撞。因此，本文在對地震作用下曲線橋梁碰撞響應(yīng)分析的基礎(chǔ)上，針對曲線橋的碰撞特點(diǎn)及原因，對曲線橋的防撞限位措施進(jìn)行了深入研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①基于橋梁碰撞理論，對比地震作用下橋梁碰撞分析的模擬方法，包括恢復(fù)系數(shù)法、接觸單元法、三維接觸-摩擦單元法以及主從面法，確定了橋梁地震碰撞反應(yīng)分析方法。②以西南山區(qū)高速公路常用的雙柱式橋墩曲線橋梁為工程背景，基于ABAQUS平臺，結(jié)合主從面法，建立了能考慮相鄰構(gòu)件

3、間不均勻三維接觸碰撞的曲線橋梁有限元實(shí)體單元模型。通過非線性時程分析方法分析碰撞反應(yīng)，分析發(fā)現(xiàn)，地震作用下曲線橋梁彎扭耦合現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致相鄰結(jié)構(gòu)間極易發(fā)生局部不均勻碰撞，大部分的碰撞位于結(jié)構(gòu)的一側(cè)，碰撞面積小，碰撞應(yīng)力大，引起鋼筋混凝土產(chǎn)生嚴(yán)重的損傷；碰撞會導(dǎo)致主梁發(fā)生較大徑向位移和切向位移，容易引發(fā)落梁風(fēng)險。③通過對現(xiàn)有減震和防撞限位裝置的對比，確定采用粘彈性阻尼器、粘滯阻尼器、鋼絞線拉索-橡膠墊、鉛芯橡膠支座對曲線橋進(jìn)行減震防撞限位

4、控制，確定了粘彈性阻尼器、鋼絞線拉索-橡膠墊、鉛芯橡膠支座以及粘滯阻尼器的力學(xué)分析模型，建立能考慮防撞限位的橋梁結(jié)構(gòu)模型。④探討了各減震防撞限位裝置的參數(shù)變化對防撞限位效果的影響。粘彈性阻尼器等效剛度和阻尼系數(shù)越大，防撞限位效果越好；粘滯阻尼器阻尼系數(shù)越大，速度指數(shù)越小，防撞限位效果越好；鋼絞線拉索-橡膠墊裝置拉索剛度越大，碰撞力越大，位移越小，橡膠墊厚度越大，碰撞力越小，位移變化不大；鉛芯橡膠支座屈服力和剛度越大，防撞限位效果越好。⑤

5、伸縮縫處內(nèi)外側(cè)設(shè)置防撞限位裝置或采用減震裝置，通過非線性時程分析對比研究各減震防撞限位裝置的減震效果。對比分析表明：通過限位裝置提供的約束力以及減震裝置耗能作用可以有效的減小梁體扭轉(zhuǎn)；粘彈性阻尼器、粘滯阻尼器和鉛芯橡膠支座均能較好的減小相鄰結(jié)構(gòu)的碰撞力、碰撞次數(shù)、應(yīng)力、損傷、主梁扭轉(zhuǎn)以及徑向和切向位移，鋼絞線拉索-橡膠墊裝置防撞效果較差，相鄰結(jié)構(gòu)間的碰撞次數(shù)會增加，但是對切向的限位效果最好。⑥對防撞限位裝置以及減震裝置按照“耗能與約束相