小半径曲线梁桥地震响应参数分析及防落梁措施研究

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随着城市的发展,在现代交通网络中,由于场地和功能的限制,经常需要修建曲线桥梁,尤其是小半径曲线梁桥应用也越来越多。桥梁作为生命线工程的重要组成部分,如果发生严重破坏,不仅在经济上遭受巨大损失,而且会因交通中断给后续的抗震救灾工作造成重大影响。曲线梁桥特别是小半径曲线梁桥的地震反应要比一般桥梁复杂,因此,研究此类桥梁的地震响应规律具有重要的现实意义。本文结合某城市一座小半径曲线梁桥的工程实例,通过数值分析,研究典型的小半径曲线连续梁桥主要设计参数对结构地震响应的影响及地震反应特点,进而提出了相应的防治措施,具体研究内容如下:  (1)采用有限元软件,建立了小半径曲线梁桥的单梁模型、梁格模型和实体模型。比较了三种模型的动力特性及地震响应。结果表明,梁格模型因其单元数少,建模方便,计算耗时短,且能有效地反应曲线梁桥的扭转效应,保证计算精度,是模拟小半径曲线梁桥较为合适的动力分析模型;但当曲率半径超过200m时,可以用单梁模型代替梁格模型。  (2)以某城市一座典型的三跨连续小半径匝道桥为背景,建立了梁格模型,讨论了地震波输入方式、墩梁约束形式、宽度和跨径以及曲率半径等参数对小半径曲线梁桥地震响应的影响。分析结果表明:输入地震动时,需同时考虑双向地震动影响,且较大的地震波需沿纵桥向输入;采用板式橡胶支座约束的曲线桥,其桥墩内力较固结墩及固定支座约束的曲线桥有所改善;跨径对曲线桥地震反应的影响要较宽度更为敏感,曲率半径对小半径匝道曲线梁桥的地震响应有较大影响。  (3)研究对比了大震作用下曲线梁桥和直线梁桥墩梁最大相对位移和最大墩顶位移,结果表明:曲线梁桥无论是纵桥向还是横桥向,其墩梁最大相对位移和墩顶位移要大于同等条件下的直线梁桥,且比值相差3.5倍左右,比直线梁桥更容易发生落梁震害。借鉴直线桥的防落梁措施,对防止曲线桥落梁震害提出设计建议。
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