水平和竖向耦合近断层地震动作用下隔震斜交桥的抗震评估

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对于具有不同地震动特征和场地条件的特殊结构,地震动耦合对近断层区结构性能的影响尚不清楚。文献中已有的一些研究探讨了SSI和近断层地震动对斜交桥梁地震反应的影响,这可能会对桥梁结构造成破坏。
  本文的主要研究内容是在考虑土-结构相互作用(SSI)效应的情况下,研究单次和耦合(水平和垂直)近断层地震动对斜交RC隔震桥梁结构性能的影响。
  本研究采用美国联邦公路管理局(FHWA,1996)设计实例4的三跨连续斜交钢筋混凝土桥梁。利用有限元软件SAP2000将桥梁结构建模为三维模型。采用非线性时程分析方法,研究了隔震桥梁在7种不同强度的地震动、5种脉冲近断层记录(NFP)和2种脉冲近断层记录(NFNP)的单独和耦合(垂直和水平)作用下的动力响应。
  采用三摩擦摆(TFP)支承体系对桥梁上部结构进行了隔震,设计并计算了所用计算机软件中模拟所需的力学性能和几何尺寸,以获取隔震装置的实际性能。通过比较隔震和非隔震桥梁的响应,说明了这种支座在这种情况下的有效性。
  此外,根据AASHTO标准,还研究了土与结构相互作用对C、D两种场地条件的影响。在桥墩和桥台的基础上,利用弹簧法将土体建模为具有六个自由度的弹簧。
  从桥墩和大梁的需求方面出发,对其进行三个方面的比较:当桥梁受水平和耦合(垂直和水平)作用时,当与非隔震桥梁隔离时,以及包括/不包括SSI时的情况。
  从计算结果可以看出,在地震动耦合的情况下,桥墩的轴力比水平桥墩的轴力大得多。相比之下,耦合效应对大梁的要求可以忽略不计。当桥沿纵向引起波动时,TFP对所有情况下的桥墩需求都有有益的影响。当桥梁受到纵向激励(L)和纵向和竖向组合激励(L+V)时,它们会对桥墩的弯矩和剪力产生不利影响。此外,它们对所有情况下的梁的弯矩和剪力都有不利的影响。考虑到SSI,随着加入SSI和土体柔性的增加,对墩梁的需求有增加的趋势。
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