桂林市建安拱桁架組合橋抗震性能研究.pdf

1、拱桁架組合體系橋梁結(jié)合了拱橋和梁橋的特性，具有美觀，實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)。工程應(yīng)用逐年增加，特別是鋼管混凝土下承、中承式橋梁得到最廣泛的發(fā)展。但是國(guó)內(nèi)外對(duì)此類橋梁的研究較少，對(duì)橋梁的受力特性，尤其是動(dòng)力特性方面的研究更不多見(jiàn)。本文根據(jù)桂林市建安拱桁架組合體系橋的具體狀況，研究復(fù)合組合體系橋梁動(dòng)力響應(yīng)，對(duì)本橋的新型結(jié)構(gòu)體系抗震性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。 本文主要利用大型通用有限元分析軟件ANSYS，建立桂林市建安拱桁架組合體系橋的有限元三維實(shí)體模型，首

2、先進(jìn)行了橋梁結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析，觀察橋梁的振型和自振頻率，初步得到橋梁結(jié)構(gòu)的自振響應(yīng)狀態(tài)。接著進(jìn)行橋梁在地震頻譜的譜分析，得到在地震頻譜下的響應(yīng)情況及時(shí)程曲線。通過(guò)時(shí)程曲線得到在頻譜作用下響應(yīng)結(jié)果：在剛度較大并且受約束的部位在頻域時(shí)間17.5左右變形情況最劇烈：在剛度相對(duì)較小受到約束較小狀態(tài)下在頻譜起始段變化劇烈。 對(duì)于混凝土材料非線性及本橋幾何非線性特點(diǎn)，進(jìn)行在地震波作用下的瞬態(tài)動(dòng)力分析。在保證收斂解的情況下得到時(shí)程計(jì)算結(jié)果及各種

3、力學(xué)性質(zhì)云圖，結(jié)果表明：在天津波作用下第0.8秒及第3.2秒產(chǎn)生的位移最大。且在第3秒后引起橋梁響應(yīng)的劇烈變化。由變形云圖觀察到的結(jié)果：本橋在第3秒后的響應(yīng)強(qiáng)烈，并且在與Y向反向加速度作用下的變形要遠(yuǎn)大于與Y向同向的加速度作用下的變形。由應(yīng)力云圖可以得到與柱相連的縱橫梁區(qū)域拉、壓應(yīng)力比較大，拱圈應(yīng)力變化主要集中在拱圈最高點(diǎn)左右區(qū)域。 通過(guò)比較譜分析與瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果得到在天津波作用下橋梁是安全的。由頻域與時(shí)域分析結(jié)果，橋梁整體

4、結(jié)構(gòu)在動(dòng)力響應(yīng)的初始階段是偏于安全的，隨后進(jìn)入動(dòng)力響應(yīng)的強(qiáng)烈階段。通過(guò)抗震性分析復(fù)合組合體系橋梁的動(dòng)力響應(yīng)，得出本橋的結(jié)構(gòu)體系是安全合理的。另外，本橋得出的應(yīng)力、應(yīng)變值均未超過(guò)規(guī)范的設(shè)計(jì)值，但存在應(yīng)力集中現(xiàn)象。在梁與橋墩柱交匯處節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力值比其它部位的應(yīng)力值要大是抗震設(shè)計(jì)關(guān)注的重點(diǎn)。同時(shí)在受到與重力加速度反向的加速度作用下的結(jié)構(gòu)安全性偏低，是抗震設(shè)防需要特別關(guān)注的地方。本文對(duì)拱桁架組合體系橋梁的研究結(jié)果可供同類橋梁的設(shè)計(jì)，施工提供參考。