伸缩缝及路面不平整度对桥梁支座振动作用的影响分析

作     者：桑海 

作者单位：北京工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：亓路宽

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：桥梁支座 车-桥耦合 冲击系数 伸缩缝跳车 路面平整度 

摘      要：随着我国交通运输行业的大力发展,公路桥梁支座的病害问题日益严重,只有从设计角度对可能引起支座病害的原因有了明确认识,才能从根源上减少桥梁支座病害的产生。桥梁支座由于其自重相对于桥梁整体结构较小,在设计时应考虑汽车荷载冲击作用对其产生的影响;而桥梁伸缩缝及路面不平整会使车辆在经过伸缩缝时产生较大的冲击荷载,从而对布置在伸缩缝附近区域的桥梁支座振动作用产生影响。本文以实际工程中预应力混凝土简支T梁桥为背景,以现役公路桥梁中被广泛应用且竖向刚度相差较大的两类支座即板式橡胶支座和球型钢支座为对象,使用ABAQUS有限元软件,建立考虑包含伸缩缝及路面的桥面不平整度影响的车-桥-支座耦合振动分析模型,研究伸缩缝设计参数、车辆参数以及不同桥梁跨径对板式橡胶支座和球型钢支座振动作用的影响规律,并将支座最大冲击系数与规范规定支座冲击系数取值作比较,研究得到以下结论:(1)车辆行驶通过伸缩缝时,由伸缩缝和路面不平整引起的车辆竖向动力荷载局部增大,对布置在伸缩缝附近区域的桥梁支座动力响应产生不可忽略的影响,且对竖向刚度较大的支座影响程度更大;(2)伸缩缝间隙宽度越大、车辆轴重越大、车速越接近30km/h行驶经过桥梁伸缩缝时,载重汽车在桥梁伸缩缝处跳车作用对于支座振动作用的影响程度也就越大;(3)最大轴重相同的二轴载重汽车与五轴重卡汽车分别行驶经过桥梁伸缩缝时,二轴载重汽车产生的支座冲击系数更大;(4)对于中小跨径简支梁桥,当选用板式橡胶支座时,汽车荷载作用下支座冲击系数小于规范取值;当选用球型钢支座或其他竖向刚度较大的支座时,伸缩缝位置附近的支座冲击系数超过桥梁设计冲击系数;(5)对较大跨径简支梁桥选用板式橡胶支座设计时,支座最大冲击系数可能超过规范取值。