新型基底摇摆隔震桥墩抗震性能研究
发布时间：2023-08-04 19:23
目前,具有震后可恢复特性的摇摆自复位新型桥梁结构体系是桥梁抗震研究的热点和重点方向。本文在传统基底摇摆隔震桥墩的基础上,提出了两种新型基底摇摆隔震桥墩模型,采用振动台试验、有限元数值模拟以及理论推导分析相结合的技术手段,研究了不同结构形式的基底摇摆隔震桥墩在不同地震波作用下的地震响应规律和减隔震效果。对有限元数值计算模型进行了验证,并采用合理的数值模型进行了参数分析。通过理论推导,对新型摇摆隔震桥墩的抗提离条件、抗倾覆条件、抗滑移条件、摇摆提离过程中墩顶水平地震力与墩顶水平位移关系以及抗震设计方法等关键问题进行研究。本文的研究是在国家自然科学基金(51268027)的资助下完成的,其主要研究工作如下:(1)提出了两种新型摇摆隔震桥墩试验模型,分别为增设高阻尼橡胶垫块和增设线性弹簧的摇摆隔震桥墩模型,介绍了两种新型摇摆隔震桥墩的具体构造细节,阐述了该新型桥墩的减隔震机理和优点。(2)以某铁路重力式桥墩为原型,设计了动力相似比为1:15的新型基底摇摆桥墩试验模型,制定了摇摆隔震桥墩的振动台试验方案,制作了试验模型,并确定了荷载工况、数据采集等试验方案。(3)借助于振动台试验,分别测试了模型...
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 桥梁震害及启示
1.2 桥梁抗震设计理念的发展和变革
1.3 基底隔震技术的国内外研究现状
1.3.1 基底隔震技术的起源和发展
1.3.2 基底隔震技术理论和试验研究进展
1.3.3 基底隔震技术的数值模拟研究进展
1.4 目前存在的问题
1.5 本文的研究内容
2 桥梁减隔震技术及分析方法
2.1 减隔震技术的概念和工作机理
2.2 减隔震技术的分类
2.3 减隔震桥梁地震反应分析方法
2.3.1 反应谱分析方法
2.3.2 动态时程分析方法
2.3.3 非线性静力分析—能力谱法
2.4 基底隔震桥墩简介
2.5 本章小结
3 基底摇摆隔震桥墩振动台试验研究
3.1 试验概况
3.2 试验模型相似比
3.3 试验模型设计
3.3.1 试验模型尺寸和配筋设计
3.3.2 提离约束装置物理参数
3.3.3 钢筋材料特性和混凝土配合比
3.3.4 试验配重方案
3.4 试验模型制作
3.5 试验设备及模型测点布置
3.5.1 试验设备介绍
3.5.2 模型测点布置
3.6 试验地震波的选取及处理
3.6.1 试验地震波的选取原则
3.6.2 试验地震波的处理
3.7 试验荷载工况
3.8 本章小结
4 基底摇摆隔震桥墩振动台试验结果分析
4.1 加速度响应分析
4.1.1 地震波加速度峰值对桥墩加速度响应的影响
4.1.2 地震波类型对桥墩加速度响应的影响
4.2 位移响应分析
4.2.1 地震波加速度峰值对桥墩位移响应的影响
4.2.2 地震波类型对桥墩位移响应的影响
4.3 应力响应分析
4.3.1 地震波加速度峰值对桥墩应力响应的影响
4.3.2 地震波类型对桥墩应力响应的影响
4.4 本章小结
5 基底摇摆隔震桥墩数值模拟分析
5.1 试验模型基于Midas/Civil的有限元模型
5.1.1 模型Ⅰ的有限元模型
5.1.2 模型Ⅱ的有限元模型
5.1.3 模型Ⅲ的有限元模型
5.2 数值模拟结果与试验结果对比
5.2.1 加速度响应
5.2.2 位移响应
5.2.3 应力响应
5.3 数值模型Ⅰ的物理参数分析
5.3.1 不同初始屈服力对摇摆反应的影响
5.3.2 不同初始刚度对摇摆反应的影响
5.4 数值模型Ⅱ的物理参数分析
5.4.1 不同弹簧刚度对摇摆反应的影响
5.4.2 不同弹簧布置位置对摇摆反应的影响
5.5 本章小结
6 基底摇摆隔震桥墩理论分析和抗震设计方法
6.1 基底摇摆隔震桥墩力学特性研究
6.1.1 抗提离弯矩分析
6.1.2 抗滑移摩擦力分析
6.1.3 墩顶水平地震力与位移关系
6.2 基底摇摆隔震桥墩初步设计方法研究
6.2.1 基底摇摆隔震桥墩抗震设计方法
6.2.2 算例分析
6.3 本章小结
7 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 需要进一步研究的问题
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
本文编号：3838858
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 桥梁震害及启示
1.2 桥梁抗震设计理念的发展和变革
1.3 基底隔震技术的国内外研究现状
1.3.1 基底隔震技术的起源和发展
1.3.2 基底隔震技术理论和试验研究进展
1.3.3 基底隔震技术的数值模拟研究进展
1.4 目前存在的问题
1.5 本文的研究内容
2 桥梁减隔震技术及分析方法
2.1 减隔震技术的概念和工作机理
2.2 减隔震技术的分类
2.3 减隔震桥梁地震反应分析方法
2.3.1 反应谱分析方法
2.3.2 动态时程分析方法
2.3.3 非线性静力分析—能力谱法
2.4 基底隔震桥墩简介
2.5 本章小结
3 基底摇摆隔震桥墩振动台试验研究
3.1 试验概况
3.2 试验模型相似比
3.3 试验模型设计
3.3.1 试验模型尺寸和配筋设计
3.3.2 提离约束装置物理参数
3.3.3 钢筋材料特性和混凝土配合比
3.3.4 试验配重方案
3.4 试验模型制作
3.5 试验设备及模型测点布置
3.5.1 试验设备介绍
3.5.2 模型测点布置
3.6 试验地震波的选取及处理
3.6.1 试验地震波的选取原则
3.6.2 试验地震波的处理
3.7 试验荷载工况
3.8 本章小结
4 基底摇摆隔震桥墩振动台试验结果分析
4.1 加速度响应分析
4.1.1 地震波加速度峰值对桥墩加速度响应的影响
4.1.2 地震波类型对桥墩加速度响应的影响
4.2 位移响应分析
4.2.1 地震波加速度峰值对桥墩位移响应的影响
4.2.2 地震波类型对桥墩位移响应的影响
4.3 应力响应分析
4.3.1 地震波加速度峰值对桥墩应力响应的影响
4.3.2 地震波类型对桥墩应力响应的影响
4.4 本章小结
5 基底摇摆隔震桥墩数值模拟分析
5.1 试验模型基于Midas/Civil的有限元模型
5.1.1 模型Ⅰ的有限元模型
5.1.2 模型Ⅱ的有限元模型
5.1.3 模型Ⅲ的有限元模型
5.2 数值模拟结果与试验结果对比
5.2.1 加速度响应
5.2.2 位移响应
5.2.3 应力响应
5.3 数值模型Ⅰ的物理参数分析
5.3.1 不同初始屈服力对摇摆反应的影响
5.3.2 不同初始刚度对摇摆反应的影响
5.4 数值模型Ⅱ的物理参数分析
5.4.1 不同弹簧刚度对摇摆反应的影响
5.4.2 不同弹簧布置位置对摇摆反应的影响
5.5 本章小结
6 基底摇摆隔震桥墩理论分析和抗震设计方法
6.1 基底摇摆隔震桥墩力学特性研究
6.1.1 抗提离弯矩分析
6.1.2 抗滑移摩擦力分析
6.1.3 墩顶水平地震力与位移关系
6.2 基底摇摆隔震桥墩初步设计方法研究
6.2.1 基底摇摆隔震桥墩抗震设计方法
6.2.2 算例分析
6.3 本章小结
7 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 需要进一步研究的问题
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
本文编号：3838858
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/3838858.html
