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能力谱方法在连续刚构桥抗震分析中的应用研究

作　者: 何晗欣
导　师: 刘健新
学　校: 长安大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 推倒分析能力谱需求谱响应
分类号: U441.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 151次
引　用: 5次
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内容摘要

能力谱方法是一种以推倒分析(Push-over analysis)方法为基础的简化分析方法，其实质就是通过地震需求曲线和结构能力曲线的叠加来评价结构在给定地震力作用下的反应特性。其算法的突出优点在于它既能考虑结构弹塑性特性，工作量又较时程分析法大为减少。本文主要完成了以下工作： 1)研究了推倒分析方法的基本原理和实施步骤。推倒分析中的关键是加载模式的选取和目标位移的求取。对于独立桥墩模型，由于节点重量主要集中在墩顶，因此采用仅在桥墩顶部施加侧向位移或集中力的荷载控制方法，就可以得到可靠的结果；对全桥模型进行纵桥向推倒分析时，无论桥墩高度如何变化，由于上部结构的刚度很大，各节点的纵桥向位移几乎一致，因此可以采用对上部结构施加一致位移的荷载控制模式；对全桥模型进行横桥向推倒分析时，根据各桥墩高度的变化规律，恰当选择作用于各墩墩顶的侧向荷载。 2)研究了基于推倒分析的能力谱方法的基本原理和实施步骤。本文以两座振动特性不同的连续刚构桥为例，分别运用能力谱计算方法计算结构的响应，并与非线性时程分析的结果进行比较。通过计算结果表明，在周期不是很长的结构中，只考虑一阶振型对结构进行推倒分析，运用能力谱方法求得结构的位移响应和力的响应与时程分析的结果误差较小，吻合程度较好；对于周期长，柔度大的特殊结构如本文中所列举的实例即洛河大桥，即使采用改进的考虑高阶振型的能力谱方法，计算得到的结果与非线形时程方法相比误差仍然很大。由此可见，能力谱方法的精度还有进一步提高的余地，尤其是对周期长，柔度大的结构。

全文目录

第一章绪论  8-14
  1.1 引言  8
  1.2 常用抗震设计方法的发展与演变  8-10
    1.2.1 静力法  8
    1.2.2 反应谱法  8-9
    1.2.3 动力时程法  9-10
  1.3 基于性能的抗震设计  10-12
    1.3.1 基于性能的抗震设计提出的背景  10-11
    1.3.2 基于性能的抗震设计的弹塑性分析方法  11-12
  1.4 能力谱方法的研究和应用概况  12
  1.5 本文的内容构成  12-14
第二章推倒分析在桥梁抗震分析中的应用  14-31
  2.1 推倒分析方法概述  14
  2.2 推倒分析的基本原理和实施步骤  14-17
    2.2.1 推倒分析方法的基本原理  14
    2.2.2 推倒分析方法的实施步骤  14-17
  2.3 弯矩—曲率曲线的求取  17-22
    2.3.1 钢筋及约束混凝土的应力—应变关系  17-19
    2.3.2 弯矩——曲率计算方法  19-22
  2.4 推倒分析中加载模式的选择和目标位移的求取  22-26
    2.4.1 推倒分析中的加载模式  22-26
    2.4.2 目标位移的求取  26
  2.5 推倒分析的途径  26-27
  2.6 推倒分析方法的用途  27-28
  2.7 推倒分析方法与一般的静力非线性分析方法的区别  28-29
  2.8 推倒分析(PUSH-OVER ANALYSIS)方法的发展及能力谱方法的提出  29
  2.9 本章小结  29-31
第三章确定弹塑性结构地震响应的能力谱方法  31-48
  3.1 概述  31-32
  3.2 能力谱方法的基本原理  32-35
  3.3 能力谱方法的分类  35-42
    3.3.1 ATC-40方法  35-39
    3.3.2 Chopra的改进能力谱方法  39-40
    3.3.3 简化能力谱方法  40-41
    3.3.4 叶献国提出的改进的能力谱方法  41-42
  3.4 需求谱曲线的建立  42-46
    3.4.1 不同阻尼比的弹性 Sa-Sd曲线  42-43
    3.4.2 不同延性比的弹塑性 Sa-Sd曲线  43-46
  3.5 本章小结  46-48
第四章桥梁抗震性能的能力谱方法评估  48-60
  4.1 算例概况  48
  4.2 桥墩的抗震能力评估  48-51
    4.2.1 独墩横桥向推倒分析  48-49
    4.2.2 独墩横桥向响应  49-51
  4.3 全桥抗震能力评估  51-58
    4.3.1 计算模型的建立  51-52
    4.3.2 纵桥向  52-55
    4.3.3 横桥向  55-58
  4.4 本章小结  58-60
第五章能力谱方法在超高墩大跨连续刚构桥中的应用  60-76
  5.1 考虑高阶振型的影响方式  60
  5.2 改进的多振型能力谱方法  60-62
  5.3 算例概况  62-63
  5.4 洛河大桥计算模型  63
  5.5 模态分析  63-69
  5.6 抗震能力评估  69-74
    5.6.1 横桥向  70-72
    5.6.2 纵桥向  72-74
  5.7 本章小结  74-76
第六章总结与建议  76-78
  6.1 总结  76-77
  6.2 建议  77-78
参考文献  78-81
致谢  81-82
攻读硕士学位期间发表的论文  82

能力谱方法在连续刚构桥抗震分析中的应用研究

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