考虑多点激励下的高墩连续刚构桥地震时程响应分析

摘要

地震作为一种破坏力巨大又难以预料的自然灾害，其强震的发生往往会带来巨大的生命财产损失，特别是桥梁的震害。因此，对桥梁抗震进行全面、系统的研究将是十分有必要的。对于日益增大的跨径和墩高，如何保证结构良好的动力及抗震性能正在成为桥梁设计中的决定性因素。在实际桥梁工程的地震反应分析中，地震动输入方法常用的是一致激励法，但是对于大跨度高墩连续刚构桥却不能不考虑地震动空间变异性的影响。目前对于高墩振动特性的研究尤其是延性抗震的研究较少，桥梁抗震设计规范中也少有提及。因此，研究高墩连续刚构桥的地震反应，对于完善我国桥梁抗震设计规范具有重要的意义。 本文在广西交通厅科研项目的资助下，针高墩连续刚构桥梁结构抗震分析的研究现状，以某特大桥为算例，采用了多级设防原则，着重介绍了多遇地震及罕遇地震作用下桥梁承受多点人工地震动激励下的地震时程响应及其延性设计方法。采用MATLAB语言程序，编制了桥墩截面的弹塑性M-φ关系程序和考虑地震动空间变异性的非平稳人工加速度时程。采用大质量法理论，建立考虑行波效应的运动方程，提出了其在数值计算上的实践方法。对比分析了考虑多点激励行波效应与一致激励作用下的地震响应结果，并进行了相关参数分析。同时，考虑桥墩轴力作用引起的大位移而导致的几何非线性，得出高墩连续刚构桥在罕遇地震作用下的非线性受力特性和塑性铰截面的延性特性。

目录

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第一章绪论

1.1震害及桥梁地震反应分析

1.2连续刚构桥地震破坏的主要形式

1.3连续刚桥抗震设计研究现状

1.3.1大跨度桥梁的抗震研究现状

1.3.2高墩的抗震研究现状

1.4地震动输入时程模拟的研究现状

1.5本文主要研究内容

第二章桥梁抗震设计概述

2.1桥梁抗震总体设计思想

2.1.1桥梁抗震设防基本准则

2.1.2插图说明抗震设计的一般流程

2.2桥梁地震反应分析方法

2.2.1静力法

2.2.2反应谱法

2.2.3动态时程分析法理论

2.2.4随机地震动反应分析方法

2.3桥梁工程的抗震设计原则

2.3.1桥梁抗震设计的极限状态

2.3.2抗震设计参数

2.4延性抗震理论提出的背景

2.5延性抗震设计的基本概念

2.5.1延性的基本概念

2.5.2延性指标

2.5.3延性概念对桥梁结构抗震的意义

2.6钢筋混凝土构件材料的本构关系模型

2.6.1概述

2.6.2钢筋的本构关系

2.6.3混凝土的本构关系

2.6.4约束混凝土截面N-M-φ关系曲线计算程序编制流程

第三章高墩连续刚构桥动力特性分析及人工地震波模拟

3.1工程背景

3.2动力特性分析

3.2.1有限元模型介绍

3.2.2成桥营运阶段自振频率和振型

3.3地震动人工加速度时程的模拟

3.4人工加速度时程模拟的Matlab程序

3.4.1 Matlab程序简介

3.4.2程序流程

3.5本桥桥址处人工加速度模拟结果

第四章考虑多点激励的多遇地震下高墩连续刚构桥线性地震时程分析

4.1引言

4.2考虑多点激励响应的大质量法

4.3地震波的选取和输入

4.4结果分析

4.5参数分析

4.5.1地震波视波波速

4.5.2地震波激励方向

4.5.3墩身刚度参数

4.5.4结果分析

4.6本章小结

第五章考虑多点激励的罕遇地震下高墩连续刚构桥非线性地震时程分析

5.1引言

5.2塑性角截面材料非线性

5.2.1墩柱控制截面弯矩-曲率关系曲线

5.2.2恢复力模型

5.3墩轴向力引起的几何非线性

5.4结果分析

5.5本章小结

第六章结论与展望

参考文献

致 谢

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