高架橋梁地震碰撞分析及控制.pdf

1、強烈地震作用下，高架橋梁相鄰橋跨之間由于存在動力特性的差異，或者受到非一致地震動作用的影響，容易遭受碰撞破壞。強烈地震作用下高架橋梁碰撞過程中存在復雜的材料非線性、幾何非線性和接觸非線性，碰撞機理復雜。此外，針對地震所引發(fā)的高架橋梁碰撞，如何采用工程措施降低結(jié)構(gòu)的震害，是需要迫切解決的問題。
　　本文針對高架橋梁在強烈地震作用下的碰撞機理及控制措施，采用顯式非線性有限元分析技術(shù)和簡化分析方法相結(jié)合的方法，研究了地震碰撞破壞機理和控

2、制方法，主要內(nèi)容包括：
　?。?）通過顯式非線性有限元分析軟件LS-DYNA，針對某三跨簡支懸臂梁橋的精細化建模，研究了地震動幅值、主梁周期、伸縮縫間距和支座阻尼比等結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對結(jié)構(gòu)碰撞動力特性的影響及結(jié)構(gòu)的碰撞機理。
　?。?）針對在高架橋梁伸縮縫處安裝橡膠緩沖材料，以減輕強震作用下高架橋梁碰撞的工程技術(shù)措施，通過顯式非線性有限元精細化建模和分析，研究了橡膠緩沖材料的剪切模量、厚度和摩擦系數(shù)等參數(shù)對減輕結(jié)構(gòu)碰撞動力響應(yīng)的

3、影響。探討了采用橡膠緩沖材料減輕高架橋梁地震碰撞的可行性以及材料參數(shù)選擇的方法。
　?。?）通過理論與試驗相結(jié)合的技術(shù)手段，研究了采用MR阻尼器對高架橋梁在強烈地震作用下碰撞動力響應(yīng)的半主動控制方法。分析過程中以Kelvin和Hertz阻尼模型模擬結(jié)構(gòu)間的碰撞，基于LQG控制算法提出了高架橋梁碰撞的半主動控制策略，并進行了試驗驗證。此外，基于高架橋梁模型振動臺碰撞試驗結(jié)果，建立了一套識別了Kelvin和Hertz阻尼模型的方法。分

4、析結(jié)果表明，目前以結(jié)構(gòu)軸向剛度作為Kelvin模型碰撞剛度的取值方法，與試驗所識別的結(jié)果存在較大差異，如何對碰撞簡化分析模型參數(shù)進行合理取值，是值得進一步深入研究的課題。
　?。?）針對雙向地震作用下，高架橋梁由于微小質(zhì)量偏心所引起的非軸向點面碰撞，提出了高架橋梁二維點接觸碰撞的摩擦接觸模型，并建立了相應(yīng)的力學分析模型。通過雙向地震動輸入下的高架橋梁振動臺模型試驗，驗證了摩擦接觸模型以及所建立的結(jié)構(gòu)力學分析模型用來模擬結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)碰撞