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考虑土—结构相互作用的客运专线圆端形板式桥墩抗震性能研究

作　者: 江成
导　师: 朱晞；杨庆山
学　校: 北京交通大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 客运专线 土—结构相互作用 时程分析 Pushover分析 能力谱方法 圆端形板式桥墩
分类号: U442.55
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 77次
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内容摘要


圆端形板式桥墩是我国铁路客运专线主要采用的桥墩形式之一,对于我国这样一个地震多发区,研究其抗震性能具有十分重要的理论意义和应用价值。本文在回顾国内外研究土一结相互作用问题的基础上,以客运专线圆端形板式桥墩为研究对象,引入了一种基于能力谱方法考虑土与结构动力相互作用的方法,探讨了基础柔性效应,运动学效应和基础阻尼效应对其地震响应的影响,并对比了非线性时程分析与能力谱方法的计算结果。本文的建模计算选用的是Sap2000有限元程序,采用平面梁单元建立桥墩模型,进行了桥墩的动力特性分析、非线性时程分析和Pushover分析,本文的主要研究内容包括:1.较全面地综述了国内外桥梁抗震的研究成果,包括抗震设计方法的演变和土结相互作用的基本理论,简略概括了各种抗震设计方法的适用情况。2.对桥墩进入弹塑性阶段后的塑性铰长度、弯矩曲率曲线进行了计算和分析,用以考虑罕遇地震下的桥墩地震响应。3.采用m法计算了地基柔度系数,应用Sap2000建立了与我国规范相适应的三类场地的桥墩纵向无车有限元模型,选取了不同场地的24条地震波对桥墩进行动力时程分析。4.应用FEMA440中推荐的改进的等效非线性化方法,全面考虑了三种土结相互作用对桥墩地震响应的影响,并与非线性时程分析结果进行了对比。

全文目录


致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
第一章 绪论  10-17
  1.1 引言  10-11
  1.2 桥梁震害  11-13
  1.3 土结相互作用(SSI)方法的研究沿革  13-15
  1.4 桥墩抗震及本文的工作  15-17
    1.4.1 桥墩抗震的非线性因素考虑  15-16
    1.4.2 本文的工作  16-17
第二章 桥梁抗震计算和SSI方法的理论基础  17-36
  2.1 抗震设防标准和抗震设计原则  17-18
  2.2 桥梁结构地震响应分析方法  18-29
    2.2.1 静力法  19-20
    2.2.2 反应谱方法  20-23
    2.2.3 动态时程分析方法  23-26
    2.2.4 非线性静力方法(NSP)——能力谱方法  26-27
    2.2.5 非线性动力方法(NDP)——增量动力法  27-28
    2.2.6 各种分析方法总结  28-29
  2.3 土结相互作用(SSI)的基本理论  29-36
    2.3.1 SSI的研究方法概述  29-30
    2.3.2 包含SSI的地震响应分析方法  30-34
    2.3.3 SSI系统的建模方法  34-36
第三章 圆端形板式桥墩的非线性时程分析  36-56
  3.1 引言  36-37
  3.2 基本假设与计算  37-44
    3.2.1 等效塑性铰长度的计算  37-38
    3.2.2 材料的性能  38-40
    3.2.3 计算钢筋混凝土结构的弯矩—曲率关系  40-42
    3.2.4 土结相互作用(SSI)的考虑方法  42-44
  3.3 圆端形板式桥墩计算模型的建立  44-46
    3.3.1 结构基本数据  44-45
    3.3.2 圆端形板式桥墩模型的建立  45-46
  3.4 地震波的选取和调整  46-50
  3.4 计算结果分析  50-56
    3.4.1 自振特性计算结果  50
    3.4.2 常遇地震和罕遇地震下的最大响应分析  50-53
    3.4.3 土结相互作用(SSI)对结构的影响研究  53-55
    3.4.4 场地特性对结构的影响研究  55-56
第四章 基于FEMA440的圆端形板式桥墩抗震性能评估  56-76
  4.1 引言  56-57
  4.2 FEMA440考虑SSI的能力谱方法简介  57-69
    4.2.1 FEMA440中改进的能力谱方法  58-64
    4.2.2 FEMA440中考虑SSI效应的方法  64-69
  4.3 计算过程与结果分析  69-76
    4.3.1 MADRS轨迹法的应用实例  69-72
    4.3.2 MADRS轨迹法与非线性时程分析计算结果的比较  72-74
    4.3.3 SSI不同因素对地震响应的影响  74-76
第五章 结论与展望  76-79
  5.1 结论  76-77
  5.2 展望  77-79
参考文献  79-82
作者简历  82-84

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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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