強震區(qū)拱橋破壞機理、安全評價與抗震防護技術(shù).pdf

1、本論文研究過程中，以現(xiàn)場考察、資料分析與理論研究為主體，以拱橋下部結(jié)構(gòu)研究為重點，以四川汶川周邊代表性拱橋為研究對象，堅持以破壞機理研究為基礎(chǔ)、安全評價系統(tǒng)研究為手段、抗震防護新技術(shù)研究為目的的總體研究思路，遵循研究成果的實用性原則，融合理論分析與數(shù)值模擬等研究方法于一體，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)動力學(xué)、巖土力學(xué)、地貌學(xué)、工程防治學(xué)等多學(xué)科的交叉、融合與創(chuàng)新。歷經(jīng)3年時間(2008～2010)，取得了如下創(chuàng)新性成果：
　　 (1)通過等截面圓弧

2、拱的平面撓曲基本方程，推導(dǎo)出拱橋縱向震動動力特征參數(shù)公式，得出拱橋縱向震動主要影響因素：拱弧長度、拱弧全開角、全橋重量、拱截面抗彎剛度、拱上建筑重量比例，并據(jù)此分析各因素對拱圈縱向震動影響程度大小。
　　 (2)由拱圈側(cè)向彎扭固有振動方程引入橫向地震力，得出拱橋橫向地震振動方程，并建立相應(yīng)簡化力學(xué)模型，用能量法推導(dǎo)出拱橋橫向震動動力特性參數(shù)公式。經(jīng)過分析，矢跨比和拱上建筑重量比例兩個參數(shù)是影響拱橋橫向震動兩大最主要因素。

3、　　 (3)基于Newmark滑移理論及Zeng和Steedman轉(zhuǎn)動塊理論模型，建立滑移模式、轉(zhuǎn)動模式以及滑移與轉(zhuǎn)動耦合位移模式下的臺體震動位移計算模型，按M-O公式計算出滑移臨界加速度和轉(zhuǎn)動臨界加速度，并最終提出臺體震動位移計算方法。
　　 (4)基于Prandtl破壞面理論和Coulomb楔體平衡條件，并考慮地震力和接觸面剪切摩擦的影響，采用Mononobe-Okabe地震公式，得出地震作用下地基承載力計算公式，據(jù)此對地

4、震下地基強度降低現(xiàn)象進行安全評定。
　　 (5)根據(jù)米塞斯流動法則，得到地震作用下橋臺岸坡滑動面應(yīng)變速度以及與滑動線夾角，據(jù)此得出作用于岸坡各外力做功和塑性流動消耗的能量，依據(jù)外力所做功與內(nèi)部消耗能量相等的原則，最終推導(dǎo)出岸坡最大地震主動土壓力及所對應(yīng)滑動面傾角。
　　 (6)采用有限元MIDAS/Civi17.0分析了拱橋全橋、主拱圈、基礎(chǔ)等失穩(wěn)破壞機制，發(fā)現(xiàn)臺頂兩側(cè)、拱圈拱頂至1/4拱圈及橋體表面轉(zhuǎn)折點為應(yīng)力集中和位

5、移突變點。
　　 (7)在強震區(qū)拱橋安全評價指標(biāo)構(gòu)建原則的基礎(chǔ)上，依據(jù)強震區(qū)拱橋的特點建立了強震區(qū)拱橋安全評價指標(biāo)體系以及量化方法，采用不確定層次分析法，并與模糊綜合評判法相耦合，建立了計算強震區(qū)拱橋安全體系評價系統(tǒng)。評價結(jié)果對強震區(qū)拱橋的前期防護和后期修復(fù)都有一定的參考價值和指導(dǎo)意義。
　　 (8)針對強震區(qū)拱橋整體及局部安全性態(tài)，主要從下部結(jié)構(gòu)及地基基礎(chǔ)等方面入手，研發(fā)了墩臺液化地基膨脹樁擠壓加固技術(shù)、橋臺自平衡預(yù)應(yīng)