强震下双层高架桥横向撞碰效应及对策研究

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1、分类号U447单位代码10618密级公开学号2150086064硕士学位论文强震下双层高架桥横向碰撞效应及对策研究（国家自然科学基金资助项目批准号：51408089）研究生姓名：魏晓龙导师姓名及职称：徐略勤副教授申请学位类别工学硕士学位授予单位重庆交通大学一级学科名称土木工程论文提交日期2018年6月11日二级学科名称桥梁与隧道工程论文答辩日期2018年6月3日2018年6月11日PoundingEffectandItsCountermeasuresonDouble-deckViaductsintheTransverseDirectionunderStrongE

2、arthquakes（SupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina,GrantNo.51408089）AThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WeiXiaolongSupervisor：Prof.XuLueqinChongqingJiaotongUniversity,Chongqing,China重庆交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他

3、个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：2018年6月11日重庆交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权重庆交通大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本人学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并进

4、行信息服务（包括但不限于汇编、复制、发行、信息网络传播等），同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：2018年6月11日日期：2018年6月11日…………………………………………………………………………………………本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊（光盘版）电子杂志社CNKI系列数据库中全文发布，并按《中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程》规定享受相关权益。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：2018年6月11日日期：2018年6月11日摘要近50余年发生的几次大地震使桥梁结构遭到严重破坏，尤其是发生在城市或近郊的大

5、地震，如阪神地震、LomaPrieta地震、汶川地震等。震害调查表明，结构或构件碰撞是造成桥梁严重破坏的主要原因之一，如阪神地震中的阪神高速线高架桥、LomaPrieta地震中的CypressStreet双层高架桥等。作为城市交通中的常见桥型之一，双层高架桥由于质量和刚度分布特殊，梁、墩紧密相邻，地震响应更复杂，其中下层桥面与墩柱和上层桥面与挡块的碰撞尤为严重，特别是下层桥面与墩柱的碰撞将导致下横系梁与墩柱的节点严重破坏，墩柱剪断，上层桥面直接坍塌到下层桥面。本文针对双层高架桥在地震中的碰撞问题开展研究，采用数值模拟和参数敏感性分析手段，全面研究了碰撞刚度、初始

6、间隙、恢复系数、支座摩阻系数等参数对桥梁碰撞效应的影响，开展了上层桥面与挡块、下层桥面与墩柱的双重碰撞效应研究，提出并分析了高阻尼橡胶缓冲垫作为减碰措施的有效性。论文研究表明：（1）下层桥面与墩柱间的碰撞力大部分被下横系梁吸收，横系梁再将轴力传递到墩柱，从而导致墩柱在横系梁节点处剪力发生较大突变，对横系梁以及横系梁与墩柱的节点非常不利，这也与以往双层高架桥节点破坏，桥面坍塌的震害完全符合；碰撞对上墩柱的地震剪力和弯矩响应影响较大，但对下墩柱影响较小，究其原因在于碰撞的大部分能量经墩柱从上往下传递时被横系梁所吸收。（2）墩柱的剪力响应、弯矩响应、横系梁轴力响应和碰

7、撞力与碰撞刚度成正比关系；改变下层桥面与墩柱间的间隙并不能有效防止二者发生碰撞，因为在地震作用下，支座破坏后主梁依然会发生大位移，只要主梁与墩柱发生碰撞，碰撞效应对墩柱的内力响应的影响都是巨大的；在不同的恢复系数下碰撞效应对墩柱内力响应的影响相差较小，虽然碰撞过程中能量损耗程度不同，但下层主梁与墩柱一旦发生碰撞就会导致墩柱及横系梁内力响应的突增；改变支座摩阻系数时碰撞效应对下墩柱内力响应造成的影响相差较小，对上墩柱相对较大，支座摩阻系数对碰撞力的大小和碰撞次数的影响较小。（3）由于下层主梁与墩柱碰撞时二者质量都非常大，碰撞力也较大，而上层主梁与挡块的碰撞，由于挡

8、块的质量较小，并且在弱挡