高橋墩在強震作用下的動力響應(yīng)及空間非線性分析.pdf

1、強震下的橋梁穩(wěn)定性分析一直是抗震領(lǐng)域中的突出問題，隨著國家西部戰(zhàn)略的實施，高墩橋梁以其特有的性能，跨越崇山峻嶺、高原溝壑，時刻扮演著聯(lián)通內(nèi)外的“生命線”，對高墩橋梁抗震性能的研究具有非常重要的實踐意義。橋墩作為橋梁承重的下部結(jié)構(gòu)，也將扮演重要角色。本文以國家自然科學(xué)基金項目“基于災(zāi)變鏈?zhǔn)嚼碚摰亩喾N災(zāi)害演化規(guī)律探索(50879097)”為依托，對高墩橋梁進行抗震分析?！豆窐蛄嚎拐鹪O(shè)計細(xì)則》(JTG/TB02-02-2008)中明確規(guī)定，

2、墩高在30m以下的橋梁為規(guī)則橋梁，設(shè)計分析可以沿用目前積累的大量震害經(jīng)驗及理論研究成果，墩高在30m以上為非規(guī)則橋梁，動力響應(yīng)復(fù)雜，必須進行單獨的設(shè)計分析。然而我國西部橋梁建設(shè)普遍超過60m，因此，對高墩橋梁必須進行單獨的設(shè)計分析。本文建立高墩連續(xù)剛構(gòu)橋有限元模型，墩底固結(jié)，兩端設(shè)置約束，以線彈性工況和幾何非線性工況為基礎(chǔ)，分別輸入橫向、豎向、橫+豎向二維地震激勵，針對連續(xù)剛構(gòu)橋的高墩部分分析其在強震作用的動力響應(yīng)規(guī)律，揭示高墩的破壞機

3、理，并通過弱勢環(huán)節(jié)斷鏈減災(zāi)機制優(yōu)化橋墩的受力特點。筆者主要的研究內(nèi)容和研究成果敘述如下:
　?、俜治隽烁叨諛蛄旱牡卣痦憫?yīng)和考慮幾何非線性墩身穩(wěn)定性的研究現(xiàn)狀和發(fā)展動向。根據(jù)橋梁非線性理論，對所建78m鋼筋混凝土空心高墩模型施加地震激勵，分析重力二階效應(yīng)對墩身的影響，得出重力二階效應(yīng)對墩身的動力響應(yīng)有放大作用;
　?、诮厝「叨者B續(xù)剛構(gòu)橋模型的對稱部分，截面上施加對稱約束，分別在線彈性和幾何非線性狀態(tài)下輸入橫向、豎向、橫向+豎向

4、二維激勵，分6種工況進行對比分析，結(jié)果表明考慮高橋墩的大變形效應(yīng)，使墩身各向位移和內(nèi)力反應(yīng)均增大5％左右，能更接近于墩身的真實受力情況;
　?、巯啾容^墩身其他部位墩中核心區(qū)的內(nèi)力值偏小，但變形較大，可見相當(dāng)一部分變形是為了滿足墩身變形的協(xié)調(diào)性，可考慮在不影響高墩剛度的前提下允許增大柔度，靈活布筋，減小自重，優(yōu)選柔性墩;
　?、鼙容^三種激勵方式，豎向激勵對橋墩縱、橫向位移貢獻不大，這與連續(xù)剛構(gòu)橋模型墩底施加固定約束相關(guān)，在橋墩