基于混合试验的连续梁桥桥墩抗震性能水准研究

发布时间：2017-05-20 07:07

  本文关键词：基于混合试验的连续梁桥桥墩抗震性能水准研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来的桥墩抗震性能水准试验研究大部分是针对单个桥墩构件的抗震性能分析,且加载制度较为单一,均为静力加载,即低周往复加载,无法准确反映桥梁整体结构的地震响应。结构抗震混合试验方法是近几年发展起来的一种较为先进的抗震试验方法,将子结构拟动力试验技术与有限元模拟相结合,能够获得桥梁整体结构在地震作用下的精确反应。基于此,本文引入结构抗震混合试验方法,研究地震作用下钢筋混凝土连续梁桥桥墩的抗震性能水准,具体内容如下:(1)总结桥梁存在的震害,着重分析钢筋混凝土桥墩的破坏特点以及破坏形式。并根据桥墩三种破坏形式的特点,给出桥墩破坏形式的理论判别方法。(2)分析国内外专家学者对于性能水准的划分,并结合桥墩的破坏特点以及性能抗震设计的要求,从适用性、可修性、安全性等多个方面将桥墩的抗震性能水准划分为5个等级:正常使用、暂时使用、修复使用、生命安全、防止倒塌。综合考虑了研究现状、可行性以及直观性,在可能作为结构性能水准量化指标的参数中选取了位移角作为结构性能指标。(3)在抗震混合试验之前,对桥梁进行了力学分析,将桥墩从桥梁整体结构中“取出”,在顺桥向简化为单根顶部自由的悬臂柱,即单曲率弯曲柱。并着重进行了桥墩抗震性能有限元分析,采用OpenSees对桥墩进行了有限元建模,并通过Push-over静力弹塑性分析,判断出桥墩破坏形式为弯曲破坏,并得到了桥墩的等效屈服点以及塑性铰长度。(4)建立混合试验系统,包括计算子结构的OpenSees建模,试验子结构的试件设计、OpenFresco的换算连接、试件测点的布置、试验加载装置的设置以及试验工况的选取等。选取El-Centro地震波,按照7度E1、7度E2、8度E2、9度E2的顺序分别对桥墩进行加载,以位移角为量化指标,通过试验现象及数据分析对桥墩抗震性能指标进行量化研究,并与国内外的研究现状进行对比。研究结果表明:通过混合试验方法得出的桥墩各性能水准的位移角限值与国内的专家学者研究成果存在些许差异,与国外的专家学者研究成果较为吻合。(5)进行低周往复试验,分析试验现象和数据并与抗震混合试验进行对比。结果显示:桥墩在低周往复试验方法和混合试验方法加载下的破坏具有非常大差别,采用低周往复试验方法加载的桥墩破坏的更快、更严重。混合试验加载方法是一种地震波的直接输入,能更好的再现构件在地震作用下的真实反应,更为贴近桥墩实际破坏现象。
【关键词】：钢筋混凝土桥墩 性能水准 混合试验 位移角 OpenSees
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U442.55
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 研究背景及意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-18
• 1.2.1 基于性能的抗震设计理论研究现状14-15
• 1.2.2 混合试验研究现状15-18
• 1.3 本文研究内容18-19
• 第二章 桥墩震害分析与性能水准划分19-33
• 2.1 桥梁震害特点19-23
• 2.1.1 上部结构的震害19-20
• 2.1.2 支座的震害20-21
• 2.1.3 下部结构的震害21-23
• 2.2 桥墩破坏形式及量化23-26
• 2.2.1 桥墩破坏形式23-24
• 2.2.2 桥墩破坏形式的量化24-26
• 2.3 破坏准则的建立26-29
• 2.4 性能水准及量化指标29-32
• 2.4.1 性能水准的定义29-31
• 2.4.2 性能水准的量化指标31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 连续梁桥桥墩抗震性能有限元分析33-45
• 引言33
• 3.1 桥梁模型及力学分析33-35
• 3.2 OpenSees有限元建模35-40
• 3.2.1 OpenSees简介35
• 3.2.2 材料及本构关系35-40
• 3.2.3 桥墩模型的建立40
• 3.3 桥墩Push-over静力弹塑性分析40-43
• 3.3.1 破坏模式41-42
• 3.3.2 等效屈服点42
• 3.3.3 塑性铰长度42-43
• 3.4 本章小结43-45
• 第四章 连续梁桥桥墩抗震性能水准混合试验研究45-67
• 引言45
• 4.1 混合试验的建立45
• 4.2 OpenSees计算子结构建模45-46
• 4.3 试验子结构的模型建立46-48
• 4.3.1 试验子结构尺寸46-47
• 4.3.2 试件制作47-48
• 4.3.3 材性试验48
• 4.4 混合试验平台及加载测量方案48-52
• 4.4.1 Open Fresco及OpenSees48-49
• 4.4.2 系统集成框图49-50
• 4.4.3 试验加载装置50-51
• 4.4.4 测点布置51-52
• 4.5 试验工况52-55
• 4.5.1 地震波的选取52
• 4.5.2 地震峰值加速度的取值52-55
• 4.6 试件一混合试验现象及分析55-61
• 4.6.1 7度E1地震作用55-56
• 4.6.2 7度E2地震作用56
• 4.6.3 8度E2地震作用56-58
• 4.6.4 9度E2地震作用58-59
• 4.6.5 位移角性能水准量化59-61
• 4.7 试件二混合试验现象及分析61-63
• 4.7.1 试验现象61-62
• 4.7.2 数据分析62-63
• 4.8 低周往复试验与混合试验对比63-66
• 4.8.1 低周往复试验63-64
• 4.8.2 试验现象及数据分析64-65
• 4.8.3 低周往复试验与混合试验试验现象对比65
• 4.8.4 低周往复试验与混合试验数据分析对比65-66
• 4.9 本章小结66-67
• 第五章 结论与展望67-69
• 5.1 结论67
• 5.2 展望67-69
• 参考文献69-72
• 致谢72-73
• 作者简介73
• 在学期间发表论文73

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