近断层脉冲作用下斜拉桥的动力响应及其对策研究

为给我国大量修建在高烈度区靠近断层的大跨度桥梁设计提供抗震建议及对策，本项目针对近断层地震的脉冲特点，重点研究在此类地震作用下中等跨度斜拉桥的动力响应和抗震策略。在项目资助期间，主要进行了以下5个方面的研究工作：1）近断层脉冲地震特性及其引起的斜拉桥动力响应研究，2）阻尼器在近断层脉冲地震作用下的使用效果和适用性，3）近断层脉冲引起的桥塔的破坏模式和非线性性能研究，4）桥塔的振动台试验研究和5）斜拉桥在近断层脉冲作用下的抗震策略研究；通过上述研究工作，取得到了下述研究成果：1）近断层脉冲效应会对斜拉桥的桥塔会产生2~3倍于普通地震（加速度峰值相同）的内力响应与塔梁间的相对位移，而且当脉冲周期0.5T0<Tp<2T0时对斜拉桥的影响最大，2）粘滞阻尼器在跨断层的桥梁中应用时容易因塔梁相对位移过大而破坏，但存在合理的参数设计使其兼顾不同类型地震作用下斜拉桥减震的需求，3）在脉冲型地震作用下，按现行规范设计的斜拉桥的桥塔很有可能屈服不能满足基本弹性的抗震要求，但在纵桥向强震作用下塔、墩等各截面仍有一定的塑性能力储备，4）桥塔的振动台试验表明在强地震动作用下，桥塔下塔柱、中塔柱靠近下横梁部位先后不同程度地出现了裂缝开展延伸现象，其中塔底区域内损伤较明显，存在多条贯通裂缝，塔底截面最外侧钢筋屈服，模型整体刚度有明显下降趋势，但桥塔抗震性能依然表现良好，5）桥塔的保守弹性设计会带来下部基础受力的不利，而允许桥塔屈服利用其良好非线性性能的抗震设计可能是一个新的抗震思路。