桥梁结构多尺度建模技术及减隔震方案初探

发布时间：2020-07-28 09:48

【摘要】：现代社会经济的快速发展,桥梁工程发挥了重要的促进作用。相对的,桥梁在地震中发生破坏将会造成巨大的损失,对桥梁减隔震技术的研究成为一大重要课题。而对桥梁结构的研究还是以模拟为主,为使桥梁模拟变得既准确又简单,桥梁多尺度建模技术使用的越来越广泛。本文对桥梁多尺度建模技术和桥梁减隔震研究技术的发展做了相关介绍,总结了国内外社会各界的研究成果,为接下来的研究做出铺垫:(1)利用有限元软件ABAQUS建立了钢筋混凝土空心矩形桥墩的多尺度模型,桥墩多尺度模型包括精细单元模型部分和宏观单元模型部分。从软件自带的单元材料库中选取合适的单元类型和材料本构,建立多尺度模型的精细单元模型部分。通过调用子程序的方法,为宏观单元模型部分选取了合适的材料本构;(2)本文根据精细单元模型部分和宏观单元模型部分长度不同,建立了五个不同长度比例的桥墩多尺度模型,并对其在弹性和塑性阶段进行地震响应分析。与试验结果对比,从桥墩相对位移、相对加速度等方面研究多尺度模型的精确性和高效性,确定了最合理的多尺度模型;(3)将桥墩多尺度模型加入到桥梁结构中,建立了桥梁结构的多尺度模型,并在结构中加入隔震支座和阻尼器。重点研究了隔震支座对桥梁的减隔震作用、阻尼器安装在不同位置与支座组合使用对桥梁的减隔震效果,确定了阻尼器最佳的安装位置。
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U441
【图文】：

河北工程大学硕士学位论文国对桥梁的抗震性能没有进行系统深化的研究，桥梁结构在每个节点都有可能遭到破坏。以及后来台湾发生的集集地震，也因为基础建设设施不够先进导致大量人员伤亡，许多建筑物遭到严重破坏。唐山大地震和集集地震的发生给我们敲醒了警钟，也给当地人民造成了巨大的经济精神损失，激励人们对桥梁结构进行更加深入的研究，并取得了不斐的成绩。

河北工程大学硕士学位论文1.2.1 桥梁上部结构震害当地震作用在桥梁上的时候，一般情况下桥梁的上部结构不会首先破坏，大多数情况是桥梁的某一部分出现问题而导致桥梁的整体功能受到影响。但是，桥梁上部结构同样在桥梁中起到不可或缺的作用，由其他的损伤导致上部结构破坏也是桥梁中常常出现的情况。落梁破坏是桥梁上部结构震害的主要破坏形式，出现这种破坏形式关键因素是没能控制好上下两部分的相对位移，上下部连接处构件发生严重损伤或破坏。梁失去了墩台的支撑约束，或者梁板的搭承长度不够，桥墩破坏无法支撑等均可能引起落梁破坏，这种现象在高强度地震发生时可能会出现，其中绝大多数是在顺桥向发生落梁，所以考虑限位装置的安装是设计中的重要问题。落梁情况见图 1-2：

可知，桥墩的弯曲破坏始于钢筋屈服，钢筋的拉伸能够吸收地震能量，屈服过程不是一个瞬时的破坏行为，所以属于延性破坏。墩柱剪切破坏:剪切破坏通常是突然发生的，在没有预兆的前提下造成桥梁结构的坍塌破坏，造成的损失比较严重。主要破坏原因是桥墩所受到的剪切荷载超过了设计截面的剪切强度。这个破坏过程是：首先当作用在桥墩的弯矩超过了开裂强度，结构表面开始产生细小开裂，随着作用力的加强，裂缝继续开展，表面出现剪切斜裂缝；作用荷载继续再增大，箍筋出现屈服，剪切裂缝进一步延伸贯通；随着裂缝的继续发展，混凝土破坏。剪切破坏现象发生于混凝土的失效破坏，内部钢筋没有屈服，所以属于脆性破坏，事先不易发觉。墩柱弯剪破坏:弯剪破坏开始出现弯曲变形现象，现象继续发展进而发生剪切破坏状态。它属于一种脆性破坏形态。跟弯曲破坏相比，弯剪破坏的变形能力相对较弱，与剪切破坏相比，弯曲变形能力较强，是介于两者之间的一种破坏形式。剪切破坏和弯剪破坏是我们尽量避免的建筑物破坏形式。桥台震害:桥台破坏在桥梁结构的破坏中出现的次数比较多，引起破坏的主要因素是由于地基承载能力降低，桥台产生滑动，造成桥台发生破坏损伤。

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本文编号：2772708