强震作用下斜交桥的非线性力学行为研究

斜交桥梁结构在强震作用下的地震反应具有特殊性和复杂性，主要表现为上部桥跨结构的大位移，下部墩柱结构在复杂受力状态下的承载力破坏以及桥台和桥跨、不同桥跨间的碰撞破坏。为深入理解其破坏机制，提高斜交桥的抗震能力，本课题将综合运用数值分析和结构试验等技术手段，对斜交桥在强震作用下的非线性力学行为进行深入研究。重点考察斜交桥多模态耦合动力作用对其破坏模式的影响，分析其结构特有的空间耦联性特征，研究斜交桥主要结构参量对其非线性地震反应影响的定量化规律，研究桥梁墩柱结构在包含扭矩作用的复杂受力状态下的破坏机制，并对斜交桥在强震作用下的碰撞响应进行分析。通过本课题的研究，揭示其地震反应的破坏规律，为提高我国斜交桥梁结构的抗震能力提供科学支撑和理论依据，本课题的研究具有重要的社会价值和科学意义。

本课题对强震作用下斜交桥的非线性力学行为展开深入研究,具体研究了斜交桥结构特有的空间耦联性特征，分析了斜交桥主要结构参量如斜度、偏心率、碰撞刚度、桥台与上部梁体间隙量对其非线性地震反应影响的定量化规律，讨论桥梁墩柱结构在地震作用下的强度需求，并对斜交桥在强震作用下桥台与桥垮间的碰撞响应进行分析。通过研究斜交连发现：斜交桥桥上部结构与桥台之间如果发生碰撞，可能导致强烈的地震反应，使桥梁出现较为明显的扭转变形而发生破坏，通过对比分析不考虑碰撞效应和考虑碰撞效应两种方案下的斜交桥地震响应发现，碰撞作用会使斜交桥上部结构产生扭转位移，且随着斜度的增大而增大；考虑碰撞作用的斜交桥桥墩在地震作用下的最大扭矩明显大于无碰撞作用的桥墩最大扭矩，表明在抗震设计过程中不考虑这种碰撞作用，会低估桥墩的地震扭矩效应，增大下部墩柱结构的设计风险。