高铁连续梁桥离差系数组合值及抗震性能指标研究

发布时间：2017-04-06 06:18

  本文关键词：高铁连续梁桥离差系数组合值及抗震性能指标研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：桥梁是高速铁路中的重要组成部分,它们在地震中的破坏程度将直接关系到经济损失和生命安全情况。人们通过历次震害的不断认识,越来越接受基于性能的抗震设计方法并将其应用于桥梁抗震理论分析与实践中,然而,以提升高铁桥梁抗震性能为目标,获得桥梁结构在未来地震作用下预期性能指标的相关研究并不多,研究成果也并不完善。本文针对高铁桥墩截面大、配筋率低的特性,选取高速铁路桥梁中常用跨径的三跨连续梁桥作为研究对象,对其进行增量动力分析。主要工作内容如下：(1)易损性曲线中的离差系数组合值βcom取值对于结构抗震性能的合理评估有重要的影响,目前国内外一般按已有的经验系数取值。本文在总结βcom计算方法的基础上,根据高铁连续梁桥抗震性能的主要影响参数(包括墩高、跨径、配筋率变化),分别建立了不同的有限元计算模型,并选择15条地震记录进行增量动力分析(IDA),研究了这些参数变化对离差系数组合值βcom的影响。该参数的合理计算可为高铁桥梁的地震易损性评估提供参考。(2)结合铁路桥墩的破坏特点与基于性能抗震设计的需要,以钢筋和混凝土应变作为桥墩损伤的判别标准,并给出三水准抗震性能指标参数。选取12种类型的连续梁桥作为研究对象,并分析墩高、跨径、配筋率等参数对漂移比与损伤指标DI的影响。应用数理统计方法研究15条地震动作用下的IDA分析结果,建立了对应于三水准性能水平具有95%以上保证率的漂移比与损伤指数限值,并将该限值与新西兰、日本以及美国规范中的相关规定进行对比,验证了该量化指标的合理性。(3)根据支座损伤状态合理模拟支座的工作方式,本文建立考虑支座破坏滑移的弹塑性分析模型,使用非线性时程分析方法,研究支座失效对桥梁抗震性能的影响。研究表明,罕遇地震时,固定支座较多进入失效阶段,虽有较大滑移,但能够降低固定墩的地震响应,说明支座虽然是易损性构件,但支座的损坏能够起到保护桥梁下部结构的作用；支座失效后,连续梁容易与两侧的简支梁发生碰撞,而伸缩缝宽度对桥梁碰撞发生的次数以及碰撞力峰值均有较大影响,间隙越小越容易发生碰撞,且碰撞力较大,而碰撞的发生会限制支座位移,但对桥墩影响很小。
【关键词】：高铁桥梁 IDA 离差系数组合值 性能指标 支座损伤
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U442.55
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 绪论12-20
• 1.1 研究背景与意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-18
• 1.2.1 基于性能抗震设计理论的提出与发展13-14
• 1.2.2 离差系数组合值研究14-16
• 1.2.3 桥墩抗震性能指标研究现状16-17
• 1.2.4 考虑支座损伤的连续梁桥抗震性能指标17-18
• 1.3 目前研究存在的问题18
• 1.4 本文主要研究内容18-20
• 2 基于性能的抗震设计方法研究20-34
• 2.1 基于性能的抗震设计理论20-24
• 2.1.1 地震设防水准20-21
• 2.1.2 结构性能水平与预期目标21-22
• 2.1.3 结构地震反应的预测方法22-23
• 2.1.4 基于性能的抗震设计方法23-24
• 2.2 材料本构模型24-30
• 2.2.1 混凝土本构关系24-28
• 2.2.2 钢筋本构关系28-30
• 2.3 损伤指标的确定30-32
• 2.3.1 目标位移30-32
• 2.3.2 基于损伤的性能指标32
• 2.4 小结32-34
• 3 离差系数组合值研究34-50
• 3.1 离差系数组合值34-36
• 3.1.1 地震需求对数正态标准差β_D34-35
• 3.1.2 结构能力对数正态标准差β_C35
• 3.1.3 结构分析不确定性标准差β_U35-36
• 3.2 计算模型概况36-38
• 3.2.1 结构特性描述36-37
• 3.2.2 桥墩纤维模型37-38
• 3.3 地震记录选取及桥墩破坏状态分析38-40
• 3.3.1 地震记录选取38-39
• 3.3.2 破坏过程分析39-40
• 3.4 计算结果分析40-48
• 3.4.1 地震需求对数正态标准差β_D40-41
• 3.4.2 结构能力对数正态标准差β_C41
• 3.4.3 离差系数组合值β_(com)41-42
• 3.4.4 墩高对离差系数组合值的影响分析42-44
• 3.4.5 跨径对离差系数组合值的影响分析44-46
• 3.4.6 配筋率对离差系数组合值的影响分析46-48
• 3.5 结论48-50
• 4 高铁三跨连续梁桥抗震性能指标量化研究50-76
• 4.1 桥梁性能指标量化研究50-51
• 4.2 钢筋混凝土桥墩的性能水准定义51-52
• 4.3 桥墩剪切破坏判别52-54
• 4.3.1 Priestley剪切破坏准则52-54
• 4.3.2 抗剪验算结果54
• 4.4 桥墩性能参数量化54-74
• 4.4.1 地震中材料的应力应变关系55-59
• 4.4.2 墩高对性能指标的影响59-61
• 4.4.3 桥梁跨径对性能指标的影响61-63
• 4.4.4 配筋率对性能指标的影响63-64
• 4.4.5 体积配箍率对性能指标的影响64-65
• 4.4.6 漂移比分析65-69
• 4.4.7 漂移比限值对比分析69-70
• 4.4.8 损伤指数DI研究70-74
• 4.5 结论74-76
• 5 考虑支座损伤的高铁连续梁桥抗震性能研究76-96
• 5.1 模型概况、支座损伤状态研究及参数取值76-79
• 5.1.1 支座损伤状态76
• 5.1.2 模型概况及支座布置76-78
• 5.1.3 支座参数选取78
• 5.1.4 截面弯矩曲率分析78-79
• 5.2 支座剪力与位移验算79-84
• 5.2.1 反应谱分析79-80
• 5.2.2 非线性时程分析80-84
• 5.3 支座失效对连续梁桥的影响84-87
• 5.3.1 支座失效后连续梁桥纵向响应变化84-85
• 5.3.2 支座失效后连续梁桥工作模式探究85-86
• 5.3.3 支座失效后连续梁桥横向响应变化86-87
• 5.4 支座失效后碰撞响应分析87-94
• 5.4.1 碰撞参数选取87-88
• 5.4.2 伸缩缝宽度对碰撞响应的影响88-90
• 5.4.3 桥墩高度对碰撞响应的影响90-91
• 5.4.4 碰撞对桥梁性能的影响91-94
• 5.5 小结94-96
• 6 结论与展望96-98
• 6.1 结论96-97
• 6.2 展望97-98
• 参考文献98-102
• 作者简历102-106
• 学位论文数据集106

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