圆端形分段式自复位空心桥墩抗震性能研究

发布时间：2017-07-03 06:20

  本文关键词：圆端形分段式自复位空心桥墩抗震性能研究

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【摘要】：分段式自复位桥墩具有拼装便捷、震后容易修复等突出优点,其已经被证明是加速桥梁建设以及减少交通阻断压力的有效方法,然而,由于缺乏对分段式自复位桥墩位于高地震危险区抗震性能方面的认知,该种结构体系的广泛应用受到限制。本文的主要目的是：研究圆端形分段式自复位空心桥墩的抗震性能。本论文所做的主要工作如下：(1)在查阅大量国内外相关文献的基础之上,对圆端形分段式自复位空心桥墩的结构类型及力学特征、国内外研究现状、试验及理论方面研究方法、实际工程应用等进行了较为系统回顾与总结。(2)设计了四个大比例圆端形分段式自复位空心桥墩,完成了试验方案的拟定及构件的加工。对构件中钢筋、混凝土等材料属性进行了说明,确定了构件截面尺寸以及连接方式,确定了张拉控制应力,完成了试验加载系统以及加载方案的设计。详细记录了试验构件的加工过程,并对试验开展流程及阶段控制流程进行了详细的说明。(3)对OpenSees软件进行了系统介绍,并对其中材料本构关系、有限元单元类型以及桥墩构件模型模拟单元等方面进行了详细的说明。确定自复位桥墩构件建模方法,并对已有试验数据进行有限元模型建立的正确性进行验证。根据设计的四个大比例模型构件进行有限元建模,并对其进行拟静力数值加载试验。分析其滞回特性、恢复力特性、刚度特性、耗能性能等表征桥墩构件抗震性能的计算结果。综合评估不同圆端形分段式自复位空心桥墩抗震性能。(4)基于四个大比例构件中的某一构件,改变连接构造工况、预应力筋工况、工字钢工况以及耗能钢筋工况,完成构件设计。并对不同工况下桥墩进行数值分析计算,与原试验方案设计构件就滞回特性、恢复力特性、耗能性能等方面进行对比分析,综合评估不同桥墩构件的抗震性能。为后续分段式自复位空心桥墩的设计和完善提供建设性的参考意见。
【关键词】：分段式自复位桥墩 圆端形空心截面 OpenSees 拟静力数值分析 纤维单元模型 不同工况
【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
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 绪论12-28
• 1.1 选题背景及研究意义12-13
• 1.2 分段式自复位空心桥墩研究现状13-18
• 1.2.1 国内研究现状14-16
• 1.2.2 国外研究现状16-18
• 1.3 试验方法研究18-20
• 1.4 论方法研究20-24
• 1.4.1 解析法20-21
• 1.4.2 纤维模型法21-22
• 1.4.3 集中塑性铰法22
• 1.4.4 实体单元法22-24
• 1.5 分段式自复位空心桥墩工程应用实例24-26
• 1.6 本文主要研究内容26-28
• 2 试验方案拟定及模型构件的加工28-52
• 2.1 试验研究内容28
• 2.2 试验模型构件设计28-30
• 2.2.1 模型概况28-29
• 2.2.2 模型设计参数29-30
• 2.3 模型材料性能30-32
• 2.3.1 混凝土材料性能30-31
• 2.3.2 钢筋材料性能31-32
• 2.4 模型构件主要尺寸32-35
• 2.4.1 总体布置32-34
• 2.4.2 墩身截面34-35
• 2.5 试验模型制作与预拼装35-42
• 2.6 试验加载系统及测试方法42-48
• 2.6.1 加载系统与方法42-43
• 2.6.2 试验测试项目及测点布置情况43-48
• 2.6.3 测试仪器48
• 2.7 试验开展流程48-51
• 2.8 本章小结51-52
• 3 自复位空心桥墩拟静力反应的数值分析52-96
• 3.1 OpenSee程序介绍52
• 3.2 纤维单元模型简介52-53
• 3.2.1 基本假定52-53
• 3.2.2 纤维单元模型的构成53
• 3.3 材料本构模型53-58
• 3.3.1 混凝土材料本构模型53-55
• 3.3.2 钢筋材料本构模型55-58
• 3.4 空心桥墩数值分析模型的建立58-62
• 3.4.1 OpenSees中常用的单元类型58-59
• 3.4.2 桥墩有限元模型的建立59-62
• 3.5 自复位空心桥墩有限元建模验证62-67
• 3.5.1 试验概况62-64
• 3.5.2 C02C墩柱构件有限元建模64-66
• 3.5.3 数值模拟结果与试验结果对比66-67
• 3.6 自复位空心桥墩数值结果分析67-93
• 3.6.1 滞回性能分析67-72
• 3.6.2 恢复力特性分析72-77
• 3.6.3 耗能能力分析77-82
• 3.6.4 刚度特性分析82-88
• 3.6.5 残余位移及剪切错动情况分析88-89
• 3.6.6 预应力钢筋性能分析89-91
• 3.6.7 抗剪工字钢性能分析91-93
• 3.7 本章小结93-96
• 4 不同工况下桥墩与分段式自复位桥墩对比分析96-126
• 4.1 不同连接构造工况下桥墩设计96-97
• 4.2 不同连接构造工况下桥墩数值结果分析97-105
• 4.2.1 滞回性能分析97-100
• 4.2.2 恢复力特性分析100-103
• 4.2.3 耗能能力分析103-105
• 4.3 不同预应力筋工况下桥墩设计105-106
• 4.4 不同预应力筋工况下桥墩数值结果分析106-114
• 4.4.1 滞回性能分析106-109
• 4.4.2 恢复力特性分析109-112
• 4.4.3 耗能能力分析112-114
• 4.5 其他工况下桥墩设计114-115
• 4.6 其他工况下桥墩数值结果分析115-124
• 4.6.1 滞回性能分析115-118
• 4.6.2 恢复力特性分析118-121
• 4.6.3 耗能能力分析121-124
• 4.7 本章小结124-126
• 5 结论与展望126-130
• 5.1 结论126-127
• 5.2 展望127-130
• 参考文献130-136
• 学位论文数据集136

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