大跨上承式拱桥拱上建筑碰撞效应多尺度模拟研究

摘要

大跨上承式拱桥的拱上建筑属于高度非规则梁式桥跨结构，在地震作用下的碰撞效应不仅有别于普通规则梁桥，而且还会受到拱圈变形的影响。为了探明大跨上承式拱桥拱上建筑在地震作用下的碰撞效应，基于三维碰撞-摩擦分析方法和材料塑性损伤本构关系，采用多尺度模拟研究了某大跨拱桥拱上建筑相邻主梁在伸缩缝处以及主梁与限位挡块之间的碰撞行为与局部损伤特征，并进一步探讨了拱上建筑分联方式对碰撞效应和拱上立柱剪力响应的影响规律。研究表明：全简支的拱上建筑易在1/4跨附近的伸缩缝处产生最大碰撞力，而且由于受主拱空间变形的影响，主梁在伸缩缝处易发生局部偏心碰撞，严重损伤集中于外侧小箱梁；无论拱上建筑采用哪种分联方式，主梁与限位挡块之间最强烈的碰撞效应都发生在拱顶附近；分联方式对碰撞效应有重要影响，采用全连续或分联连续的拱上建筑可大幅降低伸缩缝和挡块2个部位的碰撞力，避免1/4跨附近发生最大碰撞效应。因此，拱上建筑的合理布跨和分联是减轻大跨拱桥碰撞效应的有效途径。

关键词

上承式拱桥 / 碰撞效应 / 多尺度模拟 / 拱上建筑 / 地震响应