近断层地震动作用下斜交梁桥碰撞效应研究

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尽管国内外学者关于地震作用下斜交梁桥主梁与相邻结构之间的碰撞效应影响已经开展了一定程度的研究,但是目前斜交梁桥碰撞效应的研究大多是针对远场地震动的,针对近断层地震动作用下斜交梁桥碰撞效应的研究较少。近断层地震所包含的区别于远场地震动的脉冲效应、上盘场地效应等特性可能会对断层附近的斜交梁桥造成与抗震设计规范所预测的不同危害。因此,本论文运用显式动力分析方法建立简支斜交梁桥模型,通过数值模拟与正交分析,研究近断层地震动作用下斜交梁桥碰撞效应的规律与特点。本文主要研究内容和成果如下:(1)基于正交试验方法,运用显式动力分析方法建立16个单跨无桥台斜交梁桥样本,系统讨论不考虑碰撞效应时结构设计参数对主梁地震响应的影响规律并探讨近断层地震动特性对桥梁样本地震响应的影响,明确主要影响特性。在此之上,研究由正交分析产生的结构参数最优组合在近断层地震动主要影响特性作用下的地震响应。得出非脉冲型上盘场地近断层地震动对单跨简支斜交梁桥的地震响应影响更为不利。不考虑碰撞效应时,在不同组别的近断层地震动作用下,桥梁跨径对主梁位移起主要影响作用,其次是斜交角,影响最小的是桥面宽度。主梁不考虑碰撞效应时会发生旋转,且均有由钝角向锐角转动的趋势。(2)基于正交试验方法,运用显式动力分析方法建立16个单跨有桥台斜交梁桥样本,系统讨论结构设计参数变化对斜交梁桥碰撞效应的影响规律并探讨近断层地震动特性对桥梁样本碰撞效应的影响,明确主要影响特性。在此之上,研究由正交分析产生的结构参数最优组合在近断层地震动主要影响特性作用下的碰撞效应。得出非脉冲型上盘场地近断层地震动对单跨简支斜交梁桥的碰撞效应影响更为不利。在不同组别的近断层地震动作用下,桥梁跨径对主梁与桥台之间、主梁与横向挡块之间的最大碰撞力起主要影响作用,其次是斜交角,影响最小的是桥面宽度。单跨简支斜交梁桥的碰撞效应加剧了主梁的旋转,使其产生更大的转角。(3)基于上述研究,针对斜交梁桥的主梁间隙取值、横向挡块设置、支承长度等提出一些考虑碰撞效应的建议,以防止或者减小近断层地震动作用下碰撞效应对斜交梁桥的破坏。
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