硕士近断层地震动下百米高墩桥梁抗震性能

学科专业：桥梁与隧道工程 　　授予学位：工学硕士 　　学位授予单位：大连海事大学 　　汶川大地震造成了巨大的人员伤亡和财产损失。再次表明在断层附近工程结构物破坏要比远离断层严重。目前对于高墩大跨连续刚构桥近断层地震动作用下的抗震性能研究仍较少，而其在西部强震区较多采用，临近甚至穿越活动断层不可避免。 　　本文以某百米高墩大跨刚构桥为工程背景，利用动态时程分析方法，采用四川汶川近断层地震加速度为输入，主要研究了桥梁走向与断层走向之间关系对桥墩、主梁最大位移和受力的影响。主要工作及结论为： 　　(1)以庙子坪大桥、寿江大桥、新房子大桥为例，对汶川大地震中破坏比较严重的几座典型高墩桥梁进行了分析，总结了震害教训。阐述了近断层地震动的概念和特性以及相关桥梁抗震近断层效应研究现状。 　　(2)以某百米高墩桥梁为例，利用大型有限元分析软件ABAQUS，采用三维板壳单元建立了有限元模型，分析了大桥的自振特性。其基本周期约3．23秒，为横桥向振动。 　　(3)以汶川大地震中什邡和绵竹地震波为输入，考虑桥梁走向与断层走向之间的关系，分别考虑桥梁走向与断层平行、呈45度、垂直三种情况，采用单向、双向和三向地震波输入模式，计算了主梁跨中、主墩和主梁各个控制节点的位移和内力响应。 　　总体上看，桥梁走向与断层走向关系对百米高墩桥梁地震反应影响与具体的输入地震动相关。对什邡地震波，当断层走向与桥梁走向一致时，其桥墩响应最大；对绵竹地震波，当断层走向与桥梁走向垂直时，其桥墩响应最大。此外，汶川大地震近断层附近伴有较大的竖向地震动，分析表明呸向地震波输入对桥梁的水平内力和位移影响不大，但对跨中竖向位移和桥墩轴力影响很大。