近断层脉冲地震与吊杆断裂耦合作用下大跨度CFST拱桥动力响应研究

本文针对大跨度钢管混凝土（CFST）拱桥，系统研究了近断层脉冲型地震动（pulse-type ground motions）与吊杆断裂（hanger fracture）的耦合效应。研究采用基于施工拆除法的等效卸载法模拟吊杆断裂，运用“分解-叠加”法人工合成脉冲型地震动，重点分析了脉冲参数（PGV、TP、n）和吊杆断裂工况（位置、数量）对拱肋应力/位移、主梁弯矩/位移及吊杆力重分布的影响。结果表明，双向脉冲效应及吊杆断裂与脉冲地震的耦合作用会显著加剧结构动力响应（残余吊杆力增加25–53%），改变了单一灾害下的响应模式，为CFST拱桥抗震设计提供了重要依据。

　　

Highlight

研究亮点

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  首次研究了大跨度CFST拱桥在脉冲型地震动和吊杆断裂耦合作用下的动力响应。
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  量化了脉冲参数（PGV, T_P, n）对结构关键部位（拱肋、主梁、吊杆）的影响。
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  揭示了吊杆断裂位置和数量对吊杆力重分布规律的影响。
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  阐明了脉冲型地震动对吊杆断裂后结构受力机制的加剧效应。

Section snippets

章节摘要

Description of the employed bridge

所采用桥梁的描述

一座中承式铁路拱桥被用作案例研究，其总长为525.1米，主跨为430米，采用中承式钢管混凝土（CFST）拱。主跨拱轴线遵循悬链线，拱轴系数为1.8，矢高为112米。箱梁顶板宽度为18米，底板宽度为12米。该桥的特点是...

Pulse-type ground motion synthesis method

脉冲型地震动合成方法

近断层地震动的速度脉冲效应主要源于两种形式：第一种是由破裂方向效应引起的双向或多向速度脉冲，第二种是由fling-step效应引起的永久地面位移导致的单向速度脉冲。本文仅考虑近断层地震动的脉冲类型对桥梁的影响，并未考虑近断层的其他特征。如果...

Effect of pulse parameters

脉冲参数的影响

本文以脉冲幅度PGV、脉冲周期T_P和脉冲数量n为变量，探讨了不同脉冲参数对中承式CFST拱桥动力响应规律的影响。

Conclusions

结论

本研究调查了大跨度CFST拱桥结构在近断层脉冲型地震动和吊杆断裂联合作用下的地震响应。选取了五条原始近断层脉冲地震波，并基于它们合成了简化的输入脉冲，以分析不同脉冲参数的近断层地震动对桥梁响应的影响。针对不同的吊杆断裂位置和数量进行了动力响应分析...