钢筋混凝土桥墩的目标位移及基于性能的抗震设计

摘要

基于性能的结构抗震设计理论是20世纪90年代土木工程学界出现的一种全新的抗震设计思想，引起广大学者的的极大兴趣，对其研究已成为当前地震工程界的热点。基于性能的抗震设计保证结构在预期的地震作用下，有可预测的抗震性能，且性能目标可以按需选择。在这样一种背景下，本文结合我国桥梁结构的特点，对钢筋混凝土桥墩基于性能的抗震设计进行了研究。综合起来，本文主要做了以下几部分工作： (1)在查阅大量国内外文献的基础上，对基于性能的抗震设计思想的发展历程以及研究现状进行综述。分析了桥墩的性能水平与极限状态，选择桥墩顶端位移作为性能的量化指标。 (2)针对圆形和矩形的钢筋混凝土桥墩截面，在不同截面尺寸、配筋率、轴压比的情况下，对其进行弯矩曲率分析，对计算结果进行回归分析，得到了材料应变和截面曲率之间的关系公式。 (3)以单墩结构为例，推导了桥墩的顶端位移与墩底塑性铰区截面曲率的关系，从而通过截面曲率把材料应变与墩顶位移联系起来。 (4)以基于性能的抗震设计思想为指导，选用直接基于位移的抗震设计方法对一单墩结构在不同性能目标下进行抗震设计，并对其进行了比较。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1概论

1.2基于性能抗震设计思想的发展与研究

1.2.1基于性能抗震设计思想的提出与发展

1.2.2基于性能抗震设计思想的研究内容

1.2.3基于性能的抗震设计思想与《建筑抗震设计规范》

1.2.4我国桥梁抗震设计规范——《公路桥梁抗震设计规范》

1.3基于位移的抗震设计理论

1.3.1基于位移抗震设计方法的研究

1.3.2基于位移抗震设计方法的分类

1.3.3目标位移的确定

1.4论文主要工作

第二章桥墩及其性能水平和性能指标

2.1桥墩

2.1.1桥墩类型及适用条件

2.1.2柱式桥墩的优缺点

2.1.3上部结构与桥墩的连接

2.1.4桥墩与基础的连接

2.2桥墩破坏后的影响

2.3桥墩的性能水平与极限状态

2.3.1性能水平

2.3.2极限状态

2.4桥墩性能的量化指标

2.5小结

第三章钢筋混凝土桥墩截面弯矩曲率分析

3.1截面曲率

3.1.1截面曲率的定义

3.1.2屈服曲率和等效屈服曲率

3.1.3极限曲率

3.2弯矩曲率分析的方法及一般步骤

3.2.1弯矩曲率分析的方法

3.2.2弯矩曲率分析的一般步骤

3.3钢筋混凝土桥墩材料性能

3.3.1无约束混凝土

3.3.2约束混凝土

3.3.3钢筋

3.4钢筋混凝土墩台的构造要求

3.5圆形截面的弯矩曲率分析

3.5.1钢筋应变与截面曲率的关系

3.5.2约束混凝土应变与截面曲率的关系

3.6矩形截面的弯矩曲率分析

3.6.1钢筋应变与截面曲率的关系

3.6.2约束混凝土应变与截面曲率的关系

3.7小结

第四章钢筋混凝土桥墩的目标位移

4.1单墩结构的目标位移

4.1.1算例

4.1.2墩顶位移的影响因素

4.1.3不同极限状态对应的材料应变

4.2多柱式桥墩的目标位移

4.2.1顺桥向

4.2.2横桥向

4.3有橡胶支座的单墩的目标位移

4.4小 结

第五章基于性能的抗震设计

5.1单自由度体系的基于位移的抗震设计方法

5.2等效阻尼比的计算

5.3位移谱的建立

5.4性能目标矩阵的建立

5.4.1地震风险水平

5.4.2性能水平

5.4.3性能目标矩阵

5.5钢筋混凝土桥墩基于位移的抗震设计

5.6小 结

第六章结论与展望

参考文献

致 谢