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高墩大跨弯连续刚构桥弹塑性抗震性能评估

作　者: 徐艳玲
导　师: 宋一凡
学　校: 长安大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 高墩大跨径弯连续刚构桥 双向弹塑性 等效塑性铰模型 抗震性能评估
分类号: U442.55
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


高墩大跨预应力混凝土弯连续刚构桥以其优美的线形,合理的受力形式,成熟的施工方法等优点,成为穿越崇山峻岭、高原沟壑、大江大河的重要桥型。这种桥型由于跨径较大、桥墩较高,结构弯扭耦合受力现象明显,导致其动力特性相对于一般的低墩、直梁桥更为复杂,地震反应特点亦有别于一般桥梁。现行的《公路工程抗震设计规范》仅适用于桥墩高度不超过30m的一般桥梁,且高墩大跨径弯连续刚构桥的震害资料相对匮乏,抗震设计经验不足。因此,开展高墩大跨弯连续刚构桥的弹塑性地震响应研究,对于此类桥梁结构的抗震设计、评价及加固意义重大。本文以某高墩大跨径弯连续刚构桥为工程背景,建立桥墩截面恢复力模型,采用分条法求解钢筋混凝土截面弯矩-曲率特性曲线;结合大型通用有限元程序ANSYS,提出考虑桥墩双向弹塑性的等效塑性铰单元模拟方法;根据结构弯扭耦合特性,建立全桥弹塑性地震响应分析模型,进行纵桥向、纵桥向+2/3竖向组合、横桥向以及横桥向+2/3竖向组合四种工况下结构的弹塑性地震响应分析;研究各工况下结构塑性铰的形成、发展和破坏模式,分析了每级地震下塑性铰出现位置、时间先后顺序、形成数量和最终破坏形式;研究各工况下结构在纵桥向和横桥向所能承受的最大地震荷载等级,从而对结构进行安全性评估。研究表明,该依托工程抗震设计由地震激励加速度峰值为0.6g的横桥向激励控制,桥墩的墩底、系梁附近以及墩顶位置在地震荷载作用下易进入屈服状态,可作为结构抗震设计的控制截面,而桥墩的墩底截面在四种荷载工况下均出现延性破坏的情况,建议在进行抗震设计时重点加强此处的延性性能,从而达到延性抗震的目的。本文研究成果可供同类桥梁抗震设计或研究参考。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-20
  1.1 高墩大跨弯连续刚构桥的发展概况  9-10
  1.2 桥梁结构震害  10-12
    1.2.1 地震灾害  10-11
    1.2.2 高墩大跨径连续刚构桥震害特点  11-12
  1.3 桥梁结构弹塑性地震响应研究现状  12-17
    1.3.1 弹塑性地震响应分析方法  12-15
    1.3.2 弹塑性地震响应分析单元模型  15-17
  1.4 高墩大跨径连续刚构桥地震响应研究现状  17-18
  1.5 本文研究目的及内容  18-20
第二章 高墩大跨弯连续刚构桥弹塑性地震响应分析模型  20-33
  2.1 概述  20-21
  2.2 材料的本构关系  21-25
    2.2.1 混凝土的本构关系  21-25
    2.2.2 钢筋的本构关系  25
  2.3 截面恢复力模型  25-28
  2.4 等效塑性铰模型  28-30
  2.5 计算分析流程  30-32
  2.6 本章小结  32-33
第三章 高墩大跨弯连续刚构桥弹塑性参数分析  33-43
  3.1 工程背景  33-34
  3.2 地震波激励选择  34-36
    3.2.1 地震波的选择  34-35
    3.2.2 地震动激励方向  35-36
  3.3 恢复力模型  36-40
  3.4 自振特性分析  40-42
  3.5 本章小结  42-43
第四章 高墩大跨弯连续刚构桥弹塑性地震响应分析  43-75
  4.1 有限元分析模型  43
  4.2 纵桥向地震响应分析  43-60
    4.2.1 不同激励峰值作用下数值分析结果  44-58
    4.2.2 弹塑性地震响应成果分析  58-60
  4.3 纵向+2/3 竖向组合地震响应分析  60-65
    4.3.1 不同激励峰值作用下数值分析结果  60-64
    4.3.2 弹塑性地震响应成果分析  64-65
  4.4 横桥向地震响应分析  65-69
    4.4.1 不同激励峰值作用下数值分析结果  65-68
    4.4.2 弹塑性地震响应成果分析  68-69
  4.5 横向+2/3 竖向组合地震响应分析  69-73
    4.5.1 不同激励峰值作用下数值分析结果  69-72
    4.5.2 弹塑性地震响应成果分析  72-73
  4.6 本章小结  73-75
结论与展望  75-77
  结论  75-76
  展望  76-77
参考文献  77-79
致谢  79

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 勘测、设计与计算 > 桥涵设计 > 震害分析与抗震设计
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