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钢筋混凝土曲线桥梁抗震分析与设计

作　者: 秦禄山
导　师: 韩强
学　校: 北京工业大学
专　业: 土木工程
关键词: 曲线梁桥抗震设计数值模拟基于位移
分类号: U442.55
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着现代经济发展和城市交通基础设施建设的进一步发展，在城市道路网中立交桥梁日益增多。在公路与铁路建设中，为了满足线形要求或功能要求，已经修建很多曲线桥梁。桥梁作为生命线上的枢纽工程，如果在地震过程当中发生严重破坏，不仅在经济上遭受巨大损失，而且会因交通中断给后续的抗震救灾工作造成重大影响。因此，研究桥梁在地震作用下的响应规律以及桥梁的抗震设计理论与方法具有重要的理论价值和工程价值。本文对曲线梁桥进行了地震分析和抗震设计，取得了如下成果：l、使用通用有限元程序SAP2000，建立曲线梁桥的空间有限元模型，对曲线梁桥进行自振分析与反应谱分析，得到了曲线梁桥在地震作用下易损部件关键部位的内力和位移，为曲线桥梁的抗震设计提供相应数据；2、采用美国曲线桥梁抗震设计方法与当前国内桥梁抗震规范对典型曲线桥梁进行抗震设计；3、研究基于位移的桥梁抗震设计方法，把基于位移的分析结果与本例桥梁所完成的抗震设计结果进行验证与比较。通过上述研究得到比较系统的下部结构抗震设计方法，同时对于曲线梁桥结构，由于其空间受力特征，在对其进行抗震设计时需要注意桥台处碰撞作用、制动墩强度与刚度、上下结构连接形式、设计数据的计算与选择等等。特别是小半径曲线梁桥进行抗震设计和分析时，要在对结构纵、横向地震力输入计算的同时，考虑其他作用力与地震力方向等因素对曲线梁桥局部部位的影响。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-26
  1.1 引言  10-11
  1.2 曲线梁震害特点与启示  11-13
  1.3 选取典型桥梁  13-14
  1.4 曲线桥梁抗震设计原则与方法  14-16
  1.5 曲线梁桥抗震研究现状  16-24
    1.5.1 桥梁抗震设计研究现状  16-20
    1.5.2 基于位移抗震设计研究现状  20-24
  1.6 论文的主要工作  24-26
第二章初步设计及基本要求  26-32
  2.1 初步设计  26
  2.2 分析过程确定  26-32
第三章确定弹性抗震力与位移  32-68
  3.1 数值模型描述  32-35
    3.1.1 总体  32
    3.1.2 结构特征  32-34
    3.1.3 下部结构  34-35
  3.2 柱与桥台基础刚度  35-45
    3.2.1 钻孔灌注桩  35-38
    3.2.2 桥台  38-45
  3.3 多模态总体分析  45-54
    3.3.1 振型与周期  45-48
    3.3.2 刚度计算  48-52
    3.3.3 特殊荷载  52-54
  3.4 确定法向作用力位移  54-63
    3.4.1 无回填土模型结果  54-62
    3.4.2 有回土的情况  62-63
  3.5 确定切向力与位移  63-68
    3.5.1 无回填土模型结果  63-65
    3.5.2 包含回填土模型结果  65-68
第四章确定设计力  68-80
  4.1 确定非抗震作用力  68
  4.2 确定抗震作用力  68-70
    4.2.1 总结弹性抗震力  68
    4.2.2 合并垂直正交抗震作用力  68-70
  4.3 确定模型设计力  70-71
    4.3.1 构件以及连接部位的设计力  70
    4.3.2 基础设计力  70-71
  4.4 确定塑性铰力  71-77
    4.4.1 初步的柱设计  71-76
    4.4.2 计算塑性铰力  76-77
  4.5 柱与桥台柱设计力  77-78
  4.6 设计位移总结  78-80
第五章设计结构细节  80-98
  5.1 柱设计  80-86
    5.1.1 柱纵筋确定  80-81
    5.1.2 确定横截面钢筋  81-83
    5.1.3 确定末端最小横向作用力  83-84
    5.1.4 确定塑性铰力  84-85
    5.1.5 柱所配钢筋总结  85-86
  5.2 连接处设计  86-88
  5.3 桩筋设计  88-95
  5.4 桥台设计  95-98
    5.4.1 端横隔板与桥台桩连接细节  96-98
第六章基于位移型的抗震方法  98-120
  6.1 基于位移抗震设计基本思想  98-99
    6.1.1 经济角度的抗震设计  98
    6.1.2 使用者角度的抗震设计  98
    6.1.3 抗震设计从单位抗震  98
    6.1.4 其他因素  98-99
  6.2 基于位移设计方法  99-102
    6.2.1 方法概述  99-101
    6.2.2 计算结构屈服位移  101-102
  6.3 性能目标位移的确定  102-110
    6.3.1 引言  102
    6.3.2 地震风险水平  102-103
    6.3.3 性能水平  103-105
    6.3.4 性能目标矩阵  105-109
    6.3.5 非线性时程反应验证位移值  109-110
  6.4 反应谱折减系数的确定  110-112
    6.4.1 延性系数的确定  110
    6.4.2 阻尼比的确定  110-111
    6.4.3 反应谱折减系数的确定  111-112
  6.5 位移谱  112-116
    6.5.1 加速度反应谱的取用  112-113
    6.5.2 位移谱的特点  113
    6.5.3 位移谱的建立  113-115
    6.5.4 设计非弹性位移反应谱  115-116
  6.6 计算等效刚度与屈服力  116-117
    6.6.1 计算等效质量  116
    6.6.2 计算等效刚度  116-117
    6.6.3 计算屈服力  117
  6.7 配筋设计  117-118
    6.7.1 最小配筋率试算  117-118
  6.8 小结  118-120
结论与展望  120-122
参考文献  122-128
硕士期间发表论文  128-130
致谢  130

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