基底摇摆桥墩对高墩大跨连续梁桥施工全过程地震反应的影响分析

• 作 者: 霍龙飞
• 出 处: 西南交通大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 基底摇摆桥墩 减隔震设计 数值模拟 双弹簧模型 Maxwell模型 非线性时程分析

在罕遇地震下,采用基底摇摆桥墩隔震形式可使桥墩在其与基础两者的分离面处发生摆动,桥墩的摇摆作用消耗了部分地震能量,一定程度上降低了桥梁上部结构的地震响应,又达到了保护桥墩和基础的目的。本文以潮安韩江特大桥主桥为工程背景,采用基底摇摆隔震桥墩的减隔震形式,对其悬臂施工的各个阶段和全桥成桥阶段进行减隔震研究及设计。本文主要从事了以下几个方面的研究工作:(1)阅读和参考了大量国内外有关长联大跨连续梁桥抗震研究相关文献资料,总结分析现状,并指出已有研究中的不足和欠缺,发现基底隔震研究相对较少,为本文的分析研究奠定了基础。(2)阐述了基底摇摆桥墩减隔震的基本原理及该减隔震体系的优点,介绍了摇摆桥墩隔震形式的数值模拟方法。本文采用双弹簧模型模拟桥墩的摇摆效应,用Maxwell模型模拟考虑桥墩横向滑移的摇摆隔震桥墩。(3)建立潮安韩江特大桥主桥11号桥墩最大悬臂状态和全桥成桥阶段的空间有限元模型,考虑桩—土相互作用的影响,对桥梁进行动力特性分析。结果表明:摇摆隔震桥墩使得桥墩与基础之间的约束减弱,结构整体刚度减小。因此,采用摇摆隔震桥墩模型的周期均大于未采用的情况,且使得结构的振型模态发生较明显的变化。(4)对比采用基底摇摆隔震的桥梁与不采用此法桥梁的非线性时程分析结果,发现摇摆隔震桥墩能有效降低施工阶段主墩的墩底内力,但墩顶位移明显增大。此后,又对摇摆隔震桥墩的各项参数对施工阶段抗震效果的影响进行研究。(5)分析基底摇摆桥墩隔震形式对成桥阶段抗震性能的影响,优化摇摆桥墩的布置方式。发现摇摆桥墩能有效降低成桥阶段各主墩的墩底内力,但各墩墩顶位移明显增大。此后,又分析了摇摆桥墩各项参数对成桥阶段各墩顶位移和墩底内力的影响,为以后同类桥的抗震设计提供参考。