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高墩延性性能及设计方法研究

作 者: 耿江玮
导 师: 朱东生
学 校: 重庆交通大学
专 业: 桥梁与隧道工程
关键词: 空心高墩 弯矩-曲率 非线性时程分析 Pushover IDA分析
分类号: U443.22
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 45次
引 用: 1次
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内容摘要


随着西部大开发战略的实施,我国西部地区正在修建或筹划修建大量的公路和铁路,但由于地形、地貌等限制,这些线路有时必须跨越深沟险壑,于是高墩桥梁成为这些线路上不可或缺的一部分。而这些高墩桥梁结构通常都属于典型的非规则桥梁范畴,国内外对该类桥梁的抗震设计都无现成规范可依。为了保障该类桥梁在地震作用下的安全性,本文对典型的空心薄壁高墩的延性性能以及抗震设计方法进行了研究。本文主要做了以下几方面的研究工作:①针对工程中常见的空心薄壁墩,分析了轴压比、纵向配筋、约束配箍和混凝土强度等因素对其截面弯矩-曲率的影响,比较了不同情况下截面的曲率延性系数,进而得到这几个因素对典型空心薄壁墩延性性能的影响。②采用不同侧向力分布模式对模型进行Pushover分析,比较了不同侧向力分布模式计算得到的能力曲线的差异。③将Pushover分析得到的能力曲线与IDA分析的结果进行了比较,并采用两种方法对模型的屈服位移和极限位移进行计算,分析了墩高和计算方法对结果的影响。④介绍了采用能力谱法对抗震性能进行评估的一般过程以及实现原理,并采用能力谱法对几个模型的抗震性能进行了评估。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-18
  1.1 概述  7-9
  1.2 结构抗震设计理论的发展  9-13
    1.2.1 静力理论阶段  9-10
    1.2.2 反应谱理论阶段  10-11
    1.2.3 动力理论阶段  11-12
    1.2.4 基于性能的抗震设计理论阶段  12-13
  1.3 桥梁结构抗震设计方法的变化  13-15
    1.3.1 提高结构延性  13
    1.3.2 验算结构损伤后的变形性能  13-14
    1.3.3 地震响应计算方法的改进  14
    1.3.4 多阶段设计方法  14
    1.3.5 减隔震结构的应用  14
    1.3.6 配筋构造和落梁防止措施  14-15
  1.4 桥梁结构抗震设计性能指标  15
  1.5 高墩桥梁抗震设计相关问题的研究现状  15-16
  1.6 本文研究目的意义及主要工作  16-18
    1.6.1 本文研究的目的意义  16
    1.6.2 本文的主要内容  16-18
第二章 桥梁结构非线性模拟及计算方法  18-27
  2.1 概述  18
  2.2 弹塑性纤维梁柱单元  18-22
    2.2.1 单元基本假定  18-19
    2.2.2 单元截面的力与变形关系  19-20
    2.2.3 单元柔度矩阵  20-22
  2.3 Perform-3D 程序介绍及使用  22-23
  2.4 材料本构模型  23-27
    2.4.1 钢筋应力-应变关系  23-24
    2.4.2 混凝土应力-应变关系  24-27
第三章 影响典型空心薄壁高墩延性性能的因素  27-42
  3.1 概述  27-28
  3.2 分析所采用模型的参数和分析理论  28-30
    3.2.1 计算模型  28-29
    3.2.2 分析理论  29-30
  3.3 轴压比的影响  30-33
  3.4 纵向配筋的影响  33-37
    3.4.1 纵筋强度的影响  33-34
    3.4.2 配筋率的影响  34-37
  3.5 约束箍筋的影响  37-40
  3.6 混凝土强度的影响  40
  3.7 小结  40-42
第四章 桥梁高墩非线性分析  42-67
  4.1 非线性静力弹塑性分析方法简介  42
  4.2 增量动力分析方法简介  42-44
  4.3 建立计算模型  44-47
    4.3.1 合理的单墩计算模型  44
    4.3.2 模型参数设定  44-47
  4.4 各模型在相同荷载下进入塑性区域长度的比较  47-52
  4.5 不同侧向荷载分布方式的Pushover 分析结果  52-65
    4.5.1 常用的几种侧向力分布方式  53-55
    4.5.2 各模型地震作用下侧向荷载分布  55-61
    4.5.3 采用不同侧向力分布模式的Pushover 分析结果  61-64
    4.5.4 桥墩位移延性能力  64-65
  4.6 小结  65-67
第五章 采用能力谱法对桥墩抗震性能进行评估  67-74
  5.1 能力谱法简介  67
  5.2 建立能力谱和需求谱  67-69
  5.3 需求谱折减  69-71
  5.4 求取性能点  71
  5.5 能力评价  71
  5.6 采用能力谱法评估各模型地震作用下性能  71-73
  5.7 小结  73-74
第六章 总结与展望  74-76
  6.1 本文主要工作  74
  6.2 本文主要结论  74-75
  6.3 进一步工作方向  75-76
致谢  76-77
参考文献  77-79
在学期间发表的论著及取得的科研成果  79

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 桥梁构造 > 墩台结构(下部结构) > 桥墩
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