豎向地震誘發(fā)橋梁結(jié)構(gòu)多次重撞擊問(wèn)題的研究.pdf

1、隨著近年來(lái)一些無(wú)法用傳統(tǒng)觀點(diǎn)解釋的橋梁震害的發(fā)現(xiàn),被低估的豎向地震動(dòng)對(duì)工程結(jié)構(gòu)可能造成的損害受到了越來(lái)越多的關(guān)注。豎向地震動(dòng)可能引發(fā)橋跨結(jié)構(gòu)和橋墩間的多次重撞擊現(xiàn)象,造成接觸面的損傷、橋跨彎矩超載以及橋墩底部混凝土破碎、鋼筋屈曲等震害。由于橋梁結(jié)構(gòu)間的多次重撞擊問(wèn)題涉及多變接觸拓?fù)錁?gòu)形、波動(dòng)效應(yīng)和非線(xiàn)性效應(yīng)等復(fù)雜情況,對(duì)其的理論和數(shù)值研究存在較大困難。本文提出并運(yùn)用瞬態(tài)波特征函數(shù)展開(kāi)法,研究了豎向地震作用下橋梁結(jié)構(gòu)的多次彈性重撞擊瞬態(tài)波

2、響應(yīng)問(wèn)題。本研究主要內(nèi)容包括：
　　 ⑴建立了豎向地震作用下雙跨單墩橋梁結(jié)構(gòu)間多次重撞擊動(dòng)力學(xué)模型,提出了應(yīng)用瞬態(tài)波特征函數(shù)展開(kāi)法解決多次重撞擊問(wèn)題的基本理論。通過(guò)接觸面上的應(yīng)力和位移邊界條件,給出了交替進(jìn)行的撞擊過(guò)程和分離過(guò)程開(kāi)始時(shí)間的判別方法。并采用撞擊過(guò)程中的組合體瞬態(tài)內(nèi)力法,給出了多次重撞擊力的求解方法。
　　 ⑵針對(duì)人工簡(jiǎn)諧豎向地震波作用下的雙跨連續(xù)剛構(gòu)橋的瞬態(tài)波傳播問(wèn)題,應(yīng)用瞬態(tài)波特征函數(shù)展開(kāi)法推導(dǎo)了瞬態(tài)波響

3、應(yīng)理論解。研究了豎向地震激勵(lì)引起的瞬態(tài)波的反射、相互作用和波碰撞等波傳播現(xiàn)象。并通過(guò)選取不同的豎向地震烈度,對(duì)比研究了橋跨長(zhǎng)度參數(shù)對(duì)橋墩和橋跨結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響。
　　 ⑶應(yīng)用瞬態(tài)波特征函數(shù)展開(kāi)法研究了人工簡(jiǎn)諧豎向地震波作用下雙跨連續(xù)梁橋的多次重撞擊問(wèn)題,推導(dǎo)了交替發(fā)生的撞擊接觸過(guò)程和分離過(guò)程的瞬態(tài)波響應(yīng)理論解。系統(tǒng)地研究了計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)和波模態(tài)截?cái)鄶?shù)對(duì)重撞擊力的收斂性,描述了地震瞬態(tài)波和撞擊激發(fā)的瞬態(tài)波在結(jié)構(gòu)內(nèi)的傳播過(guò)程,并探討了不

4、同橋梁結(jié)構(gòu)參數(shù)和地震周期對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)響應(yīng)行為的影響。
　　 ⑷基于人工簡(jiǎn)諧豎向地震激勵(lì),通過(guò)對(duì)比研究相同結(jié)構(gòu)參數(shù)的連續(xù)剛構(gòu)橋和連續(xù)梁橋地震瞬態(tài)響應(yīng)的計(jì)算結(jié)果,表明不同墩梁連接形式對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)響應(yīng)有著顯著的影響。對(duì)比分析了地震激勵(lì)周期和橋梁結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)重撞擊(接觸)力、橋跨彎矩和橋墩軸力等響應(yīng)的影響。
　　 ⑸提出了研究實(shí)際豎向地震波作用下連續(xù)梁橋多次重撞擊問(wèn)題的瞬態(tài)波特征函數(shù)方法。通過(guò)對(duì)地震波進(jìn)行FFT分析,推導(dǎo)出由多個(gè)簡(jiǎn)諧波