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铁路重力式桥墩的抗震鉴定及加固研究

作　者: 张裕超
导　师: 虞庐松
学　校: 兰州交通大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 重力式桥墩 静力弹塑性分析方法 碳纤维布 抗震性能
分类号: U442.55
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 26次
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内容摘要


桥梁结构作为重要的交通运输工程,若在地震的作用下受到破坏,势必为震后抢险救灾及灾后重建工作带来严重的不便,所以一直是学者们致力研究的对象。作为桥梁结构的重要组成部分之一的桥墩,由于其在地震作用下破坏种类繁多,也是抗震领域内研究的一个重点。重力式桥墩由于其自身自重大、刚度大且地震时地震力也很大,在实际工程中运用越来越少：但是在我国早期的铁路中此类桥墩运用较多,故其在我国的铁路桥梁中仍占有很大的比例,其中有不少的桥墩处于高烈度区域。由于新的《铁路工程抗震设计规范》的颁布与实施,规范中在场地评定、划分标准,场地分类等诸多方面发生了变化；故早期的重力式桥墩抗震性能未必满足新的抗震设计规范的需求,此时需要用现代的抗震设计方法对其进行抗震性能的评估,若其在地震作用下抗震性能不足时,则需对其进行加固与补强,从而保证桥墩的安全。本文基于前人所作一些的试验和理论研究,采用MIDAS/Civil 2010软件对桥墩进行Pushover分析,对在不同烈度下桥墩的抗震性能进行评估；倘若桥墩的抗震性能不足时,则采用碳纤维布材料进行加固,将加固后的桥墩再次进行Pushover分析,得出加固后桥墩的抗震性能与延性有所提高,确保了桥墩在地震作用下不会遭受破坏。本文的主要内容如下：1.详细介绍了Pushover分析方法的基本原理、基本假定、分析的步骤、常见的几种分析方法以及常见的侧向荷载分布模式。2.详细介绍了CFRP材料加固混凝土的技术优点,CFRP材料的分类、物理特性,加固的机理,适用的范围以及施工的特点。3.采用某铁路线上的重力式桥墩,对其在采用CFRP加固前后,分别计算了桥墩的弯矩—曲率关系、自振特性,采用Pushover分析得到桥墩的能力曲线以及在不同烈度下对桥墩进行抗震性能的评估,得出加固后桥墩的抗震性能的确提高了,证明了采用CFRP加固方法的可行性、有效性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-20
  1.1 引言  9-10
  1.2 桥梁的震害现象  10-15
  1.3 基于性能的抗震设计思想  15-17
  1.4 桥梁抗震性能评估方法  17-19
  1.5 本文的研究工作和内容安排  19-20
2 静力弹塑性Pushover分析方法  20-44
  2.1 引言  20
  2.2 静力弹塑性Pushover分析方法的概述  20-21
  2.3 基本假定  21
  2.4 基本原理  21
  2.5 结构等效单自由度体系的建立  21-25
  2.6 Pushover分析方法的一般步骤  25-26
  2.7 常见的Pushover分析方法  26-41
    2.7.1 能力谱方法  26-33
    2.7.2 Q模型方法  33-35
    2.7.3 N2方法  35-38
    2.7.4 等位移系数法  38-41
  2.8 Pushover侧向荷载的加载模式  41-44
3 碳纤维加固混凝土桥墩的理论基础  44-54
  3.1 引言  44
  3.2 碳纤维加固混凝土结构的技术概况  44-45
  3.3 碳纤维加固钢筋混凝土结构的优点  45-46
  3.4 碳纤维材料的分类  46-48
    3.4.1 按材料的形式分类  46-47
    3.4.2 按材料的力学性能分类  47-48
    3.4.3 按材料的原丝种类分类  48
  3.5 碳纤维的物理特性  48-50
  3.6 碳纤维加固钢筋混凝土结构的原理  50-52
  3.7 碳纤维加固的适用范围  52
  3.8 碳纤维材料施工的特点  52-54
4 桥墩基于Pushover方法的算例模拟分析  54-83
  4.1 引言  54
  4.2 桥梁工程概况  54-56
  4.3 加固前有限元模型的建立  56-70
    4.3.1 基本假定  56-57
    4.3.2 MIDAS中侧向荷载分布模式  57
    4.3.3 加固前桥墩的特征值分析  57-58
    4.3.4 加固前桥墩的弯矩—曲率  58-62
    4.3.5 加固前桥墩的Pushover分析  62-70
  4.4 加固后有限元模型的建立  70-83
    4.4.1 加固后桥墩的特征值分析  72-73
    4.4.2 加固后桥墩的弯矩—曲率  73
    4.4.3 加固后桥墩的Pushover分析  73-83
5 结语与展望  83-85
  5.1 总结  83-84
  5.2 展望  84-85
致谢  85-86
参考文献  86-89
攻读学位期间的研究成果  89

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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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