地震作用下既有曲线独柱墩桥梁状态分析及对策评估
发布时间：2024-03-17 15:32
在如今土地极为稀缺的城市中,独柱墩桥梁由于桥下空间小、视野开阔、地下工程少等优点而广泛应用于城市高架桥以及高速公路的匝道桥上。在互通立交中为了解决不同方向车辆的汇入问题,一般会采用独柱墩结构搭上曲线梁桥。但是,由于曲线桥存在弯矩耦合问题,以及独柱墩桥梁只有一个桥墩支撑上部桥面,曲线独柱墩桥梁很容易受到破坏,特别是在强烈地震下,导致上部落梁甚至桥梁倒塌。对于在强震下不满足性能要求的既有独柱墩曲线桥梁,将这些桥梁全部拆除重建,既阻塞交通影响人们正常出行,又浪费建筑材料,而采取一些加固措施对桥墩进行改善,降低桥墩的地震响应,将其抗震性能提高,这样可以大大减少工程支出,增加现有桥梁的使用寿命,减少施工工期等。本文所做的主要工作是:(1)以某一既有独柱墩曲线桥梁为研究背景,选取合适的地震波以及地震波输入方向,采用有限元软件OpenSees分别在纵向地震力和横向地震力作用下建立全桥有限元模型,分析全桥的地震响应并采用变形破坏准则和强度破坏准则及改进的变形与能量破坏准则判断独柱墩桥梁的破坏状态。(2)本文采用碳纤维布(CFRP)、Dyneema纤维布(DFRP)和粉煤灰改性聚氨酯(PUFA)三种不同...
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 独柱墩曲线桥概述
1.2.1 独柱墩曲线桥的特点
1.2.2 独柱墩桥梁风险源分析
1.2.3 独柱墩桥梁的破坏案例
1.2.3.1 独柱墩箱梁桥侧向倾覆
1.2.3.2 支座失效
1.2.3.3 地震作用下独柱墩桥梁倒塌
1.3 桥梁的震害类型
1.4 桥梁的加固措施
1.5 改善桥梁抗震性能的研究现状
1.5.1 桥墩抗震及桥墩加固研究现状
1.5.2 减隔震支座研究现状
1.6 主要研究内容
第二章 曲线独柱墩桥梁的模型建立
2.1 依托工程背景
2.2 建立有限元模型
2.2.1 材料的本构模型
2.2.1.1 混凝土本构模型
2.2.1.2 钢材本构模型
2.2.2 单元模型
2.2.3 纤维截面模型
2.2.3.1 纤维截面的计算假定
2.2.3.2 纤维截面模型的建立
2.2.4 其他参数
2.3 小结
第三章 曲线独柱墩桥梁的地震响应分析
3.1 地震波的选取
3.1.1 地震波的影响因素
3.1.2 选取地震波
3.1.3 地震波的输入方向
3.2 桥梁的动力分析方法
3.2.1 地震响应的分析方法
3.2.2 易损性分析方法
3.3 桥梁结构的破坏准则
3.4 桥梁地震响应分析
3.4.1 桥墩位移时程曲线
3.4.1.1 墩顶位移时程曲线
3.4.1.2 墩中位移时程曲线
3.4.2 墩底弯矩时程曲线
3.4.3 墩底曲率时程曲线
3.5 桥墩状态分析
3.5.1 采用单参数破坏准则判断分析
3.5.1.1 墩顶位移分析
3.5.1.2 墩底弯矩分析
3.5.2 采用双参数破坏准则判断分析
3.6 小结
第四章 桥墩加固后的地震响应分析
4.1 三种加固材料
4.1.1 碳纤维布(CFRP)
4.1.2 Dyneema纤维(DFRP)
4.1.3 粉煤灰改性聚氨酯(PUFA)
4.2 加固约束混凝土的本构关系
4.2.1 FRP约束混凝土的本构关系
4.2.2 PUFA约束混凝土的本构关系
4.3 加固后的地震响应分析
4.3.1 加固后的桥墩位移时程曲线
4.3.1.1 墩顶位移时程曲线
4.3.1.2 墩中位移时程曲线
4.3.2 加固后的桥墩弯矩时程曲线
4.3.3 延性性能
4.4 桥墩状态分析
4.4.1 单参数破坏准则判断分析
4.4.1.1 墩顶位移分析
4.4.1.2 墩底弯矩分析
4.4.2 基于变形与能量准则判断分析
4.5 CFRP不同缠绕形式的效果分析
4.5.1 CFRP加固后的墩顶位移时程曲线
4.5.2 CFRP加固后的墩中位移时程曲线
4.6 小结
第五章 摩擦摆减隔震支座的桥梁地震响应分析
5.1 摩擦摆减隔震支座的力学特性
5.2 墩顶位移时程曲线
5.3 墩底弯矩时程曲线
5.4 桥墩状态分析
5.4.1 单参数破坏准则判断分析
5.4.1.1 墩顶位移分析
5.4.1.2 墩底弯矩分析
5.4.2 基于变形与能量准则判断分析
5.5 小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、在校期间的研究成果及发表的学术论文
本文编号：3931241
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 独柱墩曲线桥概述
1.2.1 独柱墩曲线桥的特点
1.2.2 独柱墩桥梁风险源分析
1.2.3 独柱墩桥梁的破坏案例
1.2.3.1 独柱墩箱梁桥侧向倾覆
1.2.3.2 支座失效
1.2.3.3 地震作用下独柱墩桥梁倒塌
1.3 桥梁的震害类型
1.4 桥梁的加固措施
1.5 改善桥梁抗震性能的研究现状
1.5.1 桥墩抗震及桥墩加固研究现状
1.5.2 减隔震支座研究现状
1.6 主要研究内容
第二章 曲线独柱墩桥梁的模型建立
2.1 依托工程背景
2.2 建立有限元模型
2.2.1 材料的本构模型
2.2.1.1 混凝土本构模型
2.2.1.2 钢材本构模型
2.2.2 单元模型
2.2.3 纤维截面模型
2.2.3.1 纤维截面的计算假定
2.2.3.2 纤维截面模型的建立
2.2.4 其他参数
2.3 小结
第三章 曲线独柱墩桥梁的地震响应分析
3.1 地震波的选取
3.1.1 地震波的影响因素
3.1.2 选取地震波
3.1.3 地震波的输入方向
3.2 桥梁的动力分析方法
3.2.1 地震响应的分析方法
3.2.2 易损性分析方法
3.3 桥梁结构的破坏准则
3.4 桥梁地震响应分析
3.4.1 桥墩位移时程曲线
3.4.1.1 墩顶位移时程曲线
3.4.1.2 墩中位移时程曲线
3.4.2 墩底弯矩时程曲线
3.4.3 墩底曲率时程曲线
3.5 桥墩状态分析
3.5.1 采用单参数破坏准则判断分析
3.5.1.1 墩顶位移分析
3.5.1.2 墩底弯矩分析
3.5.2 采用双参数破坏准则判断分析
3.6 小结
第四章 桥墩加固后的地震响应分析
4.1 三种加固材料
4.1.1 碳纤维布(CFRP)
4.1.2 Dyneema纤维(DFRP)
4.1.3 粉煤灰改性聚氨酯(PUFA)
4.2 加固约束混凝土的本构关系
4.2.1 FRP约束混凝土的本构关系
4.2.2 PUFA约束混凝土的本构关系
4.3 加固后的地震响应分析
4.3.1 加固后的桥墩位移时程曲线
4.3.1.1 墩顶位移时程曲线
4.3.1.2 墩中位移时程曲线
4.3.2 加固后的桥墩弯矩时程曲线
4.3.3 延性性能
4.4 桥墩状态分析
4.4.1 单参数破坏准则判断分析
4.4.1.1 墩顶位移分析
4.4.1.2 墩底弯矩分析
4.4.2 基于变形与能量准则判断分析
4.5 CFRP不同缠绕形式的效果分析
4.5.1 CFRP加固后的墩顶位移时程曲线
4.5.2 CFRP加固后的墩中位移时程曲线
4.6 小结
第五章 摩擦摆减隔震支座的桥梁地震响应分析
5.1 摩擦摆减隔震支座的力学特性
5.2 墩顶位移时程曲线
5.3 墩底弯矩时程曲线
5.4 桥墩状态分析
5.4.1 单参数破坏准则判断分析
5.4.1.1 墩顶位移分析
5.4.1.2 墩底弯矩分析
5.4.2 基于变形与能量准则判断分析
5.5 小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、在校期间的研究成果及发表的学术论文
本文编号：3931241
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