近场地震下简支梁桥搭接长度需求分析

随着交通网络向偏远地区辐射,桥梁结构会不可避免的出现靠近断层的情况,受到近断层地震动的影响显著。为了研究近场地震作用下简支梁桥的搭接长度需求,基于ANSYS平台建立了简支梁桥的弹塑性分析模型。通过动力响应分析、弹塑性分析和抗剪能力分析,探讨了近场地震动的脉冲效应对简支梁桥搭接长度的影响。研究表明：近场地震动的脉冲效应放大了结构的地震响应,脉冲型地震和非脉冲地震作用时的最大墩梁相对位移分别为115.1 cm和41.5 cm;两类地震作用时的最大剪力分别为1 892.5 kN和1737.8 kN,最大剪力剪切强度比为0.82;当PGA≥0.4 g时,脉冲型地震作用下桥墩底部塑性铰区的最大转角超过极限转角,桥墩发生破坏,而非脉冲型地震PGA=1.0 g时的塑性铰转角小于极限转角;当PGA=1.0 g时,塑性铰破坏前墩梁相对位移为37 cm,占规范搭接长度的41.8%,近场地震作用下简支梁桥的搭接长度需求满足规范要求。     

脉冲地震下简支梁桥倒塌过程及响应分析

为了模拟脉冲地震作用下简支梁桥的倒塌过程，基于LS-DYNA平台建立了简支梁桥的三维有限元模型，并人工合成了不同脉冲幅值和脉冲周期的地震动，研究了脉冲幅值和脉冲周期对简支梁桥倒塌过程和地震响应的影响，总结了地震作用下简支梁桥的灾变过程。研究表明：脉冲幅值对简支梁桥的倒塌模式影响显著，脉冲幅值较小时桥墩发生倒塌，脉冲幅值较大则会导致梁体落梁；脉冲幅值对桥梁位移响应影响较小，对内力响应和碰撞效应影响较大，增大脉冲幅值会加重梁间的碰撞效应，从而消耗大量地震能量；位移响应随脉冲周期的增大而增大，梁间碰撞力则与之相反；桥梁开始出现损伤的时间点与脉冲周期的大小有关，脉冲周期越小，开始出现损伤的时间越靠近地震加速度峰值时刻；脉冲地震作用下简支梁桥的倒塌表现为三个阶段：分别为正常运行阶段、损伤演变阶段和倒塌阶段。