隔震桥梁的稳定性与动力特性分析

【摘要】：对于地震作用,传统的桥梁结构设计采用的对策是“抗震”。多次破坏性地震一再显示了对桥梁工程进行安全有效的减轻地震灾害设计的重要性。靠结构自身抵抗地震作用是要付出很大的代价的。而隔震技术是一种简便、经济的工程抗震手段。它通过加入隔震器改变地震时桥梁结构的动力响应,从而减少地震能量的输入,达到减震的目的。然而设置隔震器,将导致桥梁结构水平位移约束的减少,从而降低整个结构的整体稳定性。 众所周知,桥梁结构设计中,必须满足两个极限状态,其一就是承载力极限状态,它包括稳定承载力极限状态。所以,本课题的研究是有实际意义的。 目前,国内外少有关于隔震桥梁的整体稳定性的研究。本文将通过对国内某公路大桥主桥结构进行有限元计算,从而揭示隔震层对其整体稳定性和动力特性的影响。 在利用实桥进行论证之前,本文对一些基础理论进行阐述。首先,本文分别对目前国内外的抗震技术和隔震技术进行了论述和比较; 然后对结构的稳定性和动力特性进行分别论述,其中包括非线性有限元的综述; 橡胶材料是一种新兴的工程材料,它是隔震装置的重要组成部分,所以本文对橡胶的特性也进行了较详细的描述。 为了解隔震器对桥梁的整体稳定性及动力特性的影响,分别建立设置隔震器的桥梁模型和不设隔震器的桥梁模型。本文利用大型有限元分析软件ANSYS 对全桥(包括隔震器)进行实体建模。 通过计算,得到以下结论:设隔震层后,隔震桥梁的动力特性有所改善,但其整体稳定性比不设隔震层时有较大幅度的降低。 隔震桥梁设计的最终目的是满足可靠性。因此,设隔震层的桥梁在进行隔震设计时,既要考虑到结构的隔震效果,还要保证其整体稳定性。