在地震作用下,桥梁结构产生的落梁破坏严重威胁交通工程安全。传统拉索限位装置(C-R)因延性不足易发生塑性断裂,难以有效约束强震中梁体位移的安全限值。为解决这一问题,本文提出一种新型钢圈限位装置(SRR),该装置凭借钢圈的单向塑性变形机制,提供能量耗散与位移约束双重性能,可独立安装于墩梁连接部位以提升桥梁结构的抗震韧性。
基于Midas/Civil仿真软件,建立钢桁梁桥全桥精细化有限元模型,对比分析纵向布置的无限位装置(N-R)、传统拉索限位装置(C-R)及钢圈限位装置(SRR)三种工况的动力响应。非线性时程分析表明:N-R工况主梁位移超出安全限值,导致落梁风险概率增加;C-R工况虽可降低约20%主梁位移,但拉索断裂引发的二次失效导致位移控制效果不稳定;SRR工况则展现显著优势——主梁位移较N-R降低约34%,较C-R降低约18%,钢圈通过持续单向塑性变形高效耗散地震能量,通过独立布置于纵向的装置设计,实现对梁体纵向位移的有效控制。有效防止落梁现象发生。通过进行参数敏感性分析进一步可知:初始间隙量直接影响结构地震响应时机,通过优化设计可满足位移控制与墩体受力需求;钢圈壁厚及材料强度共同影响其耗能能力;合理调整相关参数可定向提升装置的位移约束效能与耗能能力。
研究表明,SRR装置凭借其耗能与可调设计参数机制,显著提升桥梁抗落梁性能。该装置不仅弥补了传统限位装置的延性不足的缺陷,其设计方法亦适用于各类梁式桥梁的抗震加固与新建工程,为提升关键交通基础设施的抗震性能提供了兼具经济性与工程适用性的技术支撑。
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