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连续刚构桥地震时程响应及跨中强度的有限元分析

辛立江  
【摘要】: 连续刚构桥是目前国内外广泛使用的桥梁结构形式,对钢筋混凝土刚构桥的力学分析一直是专业技术人员和科学工作者关注的研究课题。近年来,地震频发,使得连续刚构桥在地震作用下的安全性研究显得尤为重要。通过调研和分析相关资料,本文以某三跨连续刚构桥为例,利用大型通用有限元软件ANSYS,研究了其结构自振特性,得出该桥自身的动力特性。选用El centro地震波作为输入地震波,运用动力时程分析法对全桥进行地震响应分析,得出桥墩和跨中的位移、加速度及应力时程响应。研究结果发现在纵桥向地震波的影响下,刚构桥的响应最大,竖向次之,横桥向最小。而在全桥结构上,响应最明显的部位出现在主跨跨中部位。因此,在刚构桥设计及施工时,应该重点注意纵桥向的动力响应。在主跨合拢时,须采取合理措施保证最大悬臂状态时跨中块的安全以及全桥的稳定。 另一方面,本文对处于最不利运行工况下的跨中块进行空间应力分析,用三维实体单元建立其有限元模型,有限元计算后得出跨中块的受力特性和应力分布规律,揭示了其对全桥结构的影响。结果表明,本例连续刚构桥在最不利工况下运行时,跨中块受力能够满足强度要求。同时分析发现跨中块顶板受力最大,其与相邻块结合处相对其他部位抗压强度较弱。在主跨合拢时,采取预应力钢筋束连接,应考虑适当增加钢筋束数量以及布置在合适的位置。 本文有限元分析方案可作为同类型桥梁分析的参考。


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