地震作用下墩頂合理支承寬度研究.pdf

1、橋梁的落梁震害在破壞性地震中較為常見，導致其落梁的主要原因在于橋梁墩頂寬度的不足。目前我國《公路橋梁抗震設計細則》針對墩頂支承寬度的規(guī)定是引用日本新橋梁抗震設計規(guī)范的取值，可以看出我國還缺乏對支承寬度深入的研究。但值得注意的是:該規(guī)定所給橋梁支承寬度的計算公式只與橋梁跨徑這一參數(shù)有關，忽略了橋梁整體的動力特性。本文著重研究相鄰兩跨振動圓頻率比與支承寬度的關系，得出一個全新的支承寬度公式。另外，考慮到橋梁支座作為橋梁抗震中重要的耗能減震的

2、構(gòu)件，研究其參數(shù)與墩頂支承寬度之間的相互關系。綜合上述分析，得到以下研究成果:
　　(1)合理支承寬度理論研究
　　1.提出用于計算墩頂支承寬度的橋梁計算模型，建立計算所需質(zhì)量矩陣，剛度矩陣。并以此計算模型得到動力方程。對反應方程式進行傅里葉變換，將兩跨梁體的位移反應式由時域范圍轉(zhuǎn)換到頻域范圍，得到在頻域范圍內(nèi)的支承寬度表達式。
　　根據(jù)隨機振動理論，提出由功率譜密度函數(shù)和互相關函數(shù)組成的空間地震動模型。結(jié)合頻域范圍內(nèi)

3、的支承寬度表達式，得到支承寬度的功率譜密度函數(shù)。以此求解一致激勵下支承寬度峰值反應。
　　2.運用數(shù)據(jù)處理軟件Matlb，對支承寬度峰值反應式進行數(shù)值積分，得到不同μ值（兩跨振動圓頻率比）下支承寬度值。運用最小二乘原理擬合曲線，得到支承寬度的公式。
　　3.對數(shù)值結(jié)果進行分析討論，建議在實際工程中，橋址應盡量選擇在堅硬場地，所建兩鄰跨橋梁振動圓頻率比要達到2以上以及增加橋梁結(jié)構(gòu)阻尼比。
　　(2)合理支承寬度有限元分析

4、
　　為了論證所提公式的適用性，建立了兩種類型的橋梁有限元模型進行討論，即規(guī)則橋梁和非規(guī)則橋梁（按墩高是否超過30m進行劃分）。
　　對有限元模型進行線性動力時程分析，從計算所得結(jié)果可以得到:
　　1.在五條地震波激勵下，可以發(fā)現(xiàn):隨著設計加速度的增加，墩頂所需支承寬度隨之遞增。
　　2.當僅改變模型墩高時，所需支承寬度并不隨墩高的增加而隨之加大。
　　3.在地震波激勵下，隨著設計加速度的增加，支承寬度值已