近斷層地震作用下高墩剛構橋抗震性能與減震控制研究

《近斷層地震作用下高墩剛構橋抗震性能與減震控制研究》是依託石家莊鐵道大學，由李勇擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：近斷層地震作用下高墩剛構橋抗震性能與減震控制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李勇
• 依託單位：石家莊鐵道大學

項目摘要

近年來，我國山區40-200m墩高的高墩剛構橋已相繼建成數百座，而山區地形地貌複雜、地震帶分布廣、斷層數量多，使得此類橋樑的選址難以避開斷層。近斷層地震動的長周期成分豐富、脈衝效應、豎向震動分量大等特點，對於此類橋樑抗震性能的影響如何，國內外的相關研究還較為鮮見。鑒於此，本項目擬選取典型山區高墩剛構橋，通過典型高墩結構及墩-梁節點縮尺模型的擬靜力試驗得到失效模式，進而通過對原型結構的抗震理論分析及數值模擬，研究墩高、墩高差、跨數跨度、引橋類型等結構設計參數及脈衝效應、豎向分量等近斷層地震動特性，對高墩剛構橋抗震性能和地震易損性的影響規律，著重分析高墩成鉸位置及機理、橋墩-系梁節點抗震性能、豎向地震分量下墩-梁固結區損傷機理、支座破壞機理及梁端碰撞效應等，並提出提高其抗震性能的減震控制方法。本項目的研究成果將為提高近斷層山區高墩剛構橋的抗震性能和修訂和完善相關規範奠定一定的基礎。

結題摘要

隨著高墩剛構橋樑在中國的大量修建，其抗震性能也越來越引起重視。本項目以典型雙肢高墩剛構橋為主要研究對象，首先基於精細化建模、彈塑性動力時程分析及IDA分析手段，分析了傳統設定鋼筋混凝土系梁對雙肢高墩抗震性能的影響規律，對系梁設計參數及橋墩設計參數的敏感性進行了研究，對比了近遠場地震激勵下高墩剛構橋的地震易損性；提煉了橋樑碰撞模型，提出了考慮縱向梁端碰撞效應對於橋樑地震動力回響的影響規律，進而提出可更換耗能系梁的概念，並提出了兩種不同耗能機制的耗能系梁，其在代替傳統鋼筋混凝土系梁實現橋樑靜力穩定性的基礎上，遭受地震時能夠起到兼顧耗能的作用，保證雙肢高墩的墩身和耗能系梁在地震中均不會遭受破壞，並通過動力彈塑性分析驗證了其減震控制能力；由於高墩剛構橋存在墩梁固結、基本周期長等特徵，無法採用隔震設計，所以對比了複合式金屬阻尼器及粘滯阻尼器等幾種不同出力機制的被動控制阻尼器對近斷層橋樑的減震控制效果，通過理論分析和試驗驗證了粘滯阻尼器對近斷層橋樑減震控制效果較好，而具有兩階段出力特性的複合式金屬阻尼器能夠兼具耗能及防落梁功能；隨著國內設防烈度不斷提高，極罕遇地震動概念的提出，針對目前存在的大量的因配筋率不足、鋼筋鏽蝕等因素導致橋樑延性性能不能滿足現行規範的在役橋樑，開展了基於連續玄武岩纖維布進行抗震加固的擬靜力試驗研究，得出了玄武岩纖維布纏繞在鋼筋混凝土柱塑性鉸區，可以提高低配筋柱、鋼筋鏽蝕柱的延性變形能力。