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基于环境振动的大跨度连续刚构桥地震响应分析

赖苍林  
【摘要】:大跨度连续刚构桥由于适应大跨、高墩情况,越来越受到桥梁工程师的青眛,在 高等级公路和铁路上的应用越来越多。然而与这种大跨度发展势头不相适应的是,大 跨度连续刚构桥的地震响应比较复杂,相应的抗震设计、分析与评估比较困难,因此 开展大跨度连续刚构桥的地震响应分析具有重要的理论和实际意义。 本文以泉州后渚大桥为工程背景,基于环境振动进行大跨度预应力混凝土连续刚 构桥的地震响应分析,主要工作包括: (1) 进行了全桥环境振动试验和桥梁动力特性识别; (2) 建立了全桥三维空间有限元模型,并基于环境振动试验测试信息来验证和 修正初始的有限元模型,获得了比较准确的有限元分析模型,该模型考虑 了桩-土-结构互相作用: (3) 利用修改后的有限元模型分别进行了该桥设防烈度(50年超越概率10%) 下的反应谱分析和动力时程反应分析(一致激励和考虑行波效应)。 得到的主要结论有: (1) 后渚大桥的基本动力特性为:第一阶振型为纵飘,第二阶振型为横向弯曲, 第三阶振型为竖向弯曲,对应的3个方向的基频分别为:0. 742Hz,0. 821Hz, 1. 222Hz; (2) 反应谱法和一致激励动力时程分析法的分析结果表明,墩身内力反应最大 值可能发生墩底和梁墩固接处,它们都可能是墩的不利截面; (3) 由于连续刚构桥是梁墩固接体系,竖向地震在刚构桥桥墩的梁墩固接处和 墩底都可能产生不可忽略的内力。因此,在连续刚构桥地震响应分析和其 抗震设计中考虑竖向地震作用是十分必要的。 (4) 大跨度桥梁的地震响应应该考虑行波效应的影响。纵波作用下,桥墩的纵 向相对位移随着行波波速的增加,反应值变化趋势为先减小(变化幅度大) 后增大(变化幅度小)。而主梁的内力反应对墩间时间差较为敏感,时间 差越大(行波波速越小),主梁内力越大。


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