[博士]基于性能的大跨斜拉橋地震易損性分析

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內(nèi)容簡介

　　[博士]基于性能的大跨斜拉橋地震易損性分析　　學(xué)科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學(xué)位： 博士 　　學(xué)位授予單位：同濟(jì)大學(xué)　　學(xué)位年度：2008　　 512汶川地震為我們敲響了警鐘：地震是現(xiàn)代交通生命線必須考慮的風(fēng)險(xiǎn)因素。交通線上的重要橋梁一大跨斜拉橋?qū)儆诘湫偷姆且?guī)則橋梁，超出了現(xiàn)有國內(nèi)外抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的應(yīng)用范圍，近年來形成了對單體斜拉橋進(jìn)行抗震專題研究的科研導(dǎo)向。這種方法不免囿于個(gè)體認(rèn)識，無法從宏觀上了解一類斜拉橋在高強(qiáng)度地震動(dòng)下的群體地震損傷特征。基于此背景，結(jié)合我國在建大跨斜拉橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以典型大跨斜拉橋?yàn)檠芯繉ο?，本文進(jìn)行了縱橋向、橫橋向地震輸入下的地震易損性分析，主要內(nèi)容如下：　　 (1)在查閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對地震易損性的研究方法進(jìn)行了歸納總結(jié)，對大跨斜拉橋需要解決的研究專題進(jìn)行了分類梳理：總結(jié)了易損性分析的主要方法、分析了高塔結(jié)構(gòu)的合理損傷指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上確定了本文的研究思路和技術(shù)路線。　　 (2)提出了以材料應(yīng)變計(jì)算的截面曲率水平作為斜拉橋塔、墩、樁的損傷指標(biāo)，以不同的位移狀態(tài)定義支座或連接裝置的損傷指標(biāo)?！　? (3)采用非線性纖維梁柱單元建立了縱橋向單塔簡化模型，進(jìn)而建立斜拉橋半橋分析模型(斜拉橋的主塔、輔助墩、過渡墩、樁基等構(gòu)件采用了精細(xì)的纖維單元模型，在計(jì)算中考慮了線性、非線性單元的P一△效應(yīng))?！　? (4)通過對主塔進(jìn)行增量動(dòng)力分析，探討了主塔從屈服到破壞的過程。應(yīng)用標(biāo)定的曲率損傷指標(biāo)，對主塔的四種損傷狀態(tài)進(jìn)行了概率性評估。在此基礎(chǔ)上，探討了斜拉橋主塔的延性性能?！　? (5)選擇了遠(yuǎn)場I類、III類場地各20條地震波，對縱橋向飄浮體系、縱橋向阻尼器連接體系斜拉橋進(jìn)行了增量動(dòng)力分析，分析了塔、墩和樁基礎(chǔ)在不同地震強(qiáng)度水平下對應(yīng)于四種損傷狀態(tài)的超越概率。在此基礎(chǔ)上得出了各構(gòu)件的易損性曲線，分析了斜拉橋各構(gòu)件損傷超越概率之問的相對大小，探討了斜拉橋縱橋向的地震易損性。　　 (6)在橫橋向地震輸入下，考慮到主引橋耦聯(lián)性和引橋非線性影響，在半橋模型的一側(cè)追加了引橋模型。采用III類場地20條地震波，對橫橋向塔一梁固結(jié)、墩一梁固結(jié)斜拉橋進(jìn)行了增量動(dòng)力分析，分析了塔、墩和樁基礎(chǔ)在不同地震強(qiáng)度水平下對應(yīng)于四種損傷狀態(tài)的超越概率。在此基礎(chǔ)上得出了各構(gòu)件的易損性曲線，分析了斜拉橋各構(gòu)件損傷超越概率之間的相對大小，探討了斜拉橋橫橋向的地震易損性。在此基礎(chǔ)上探討了橫橋向墩一梁之間采用FPS支座對各構(gòu)件關(guān)鍵截面損傷超越概率的影響?！　? 研究表明，倒Y型主塔的易損部位主要集中在下塔底、中塔底、中塔頂三個(gè)部位；場地效應(yīng)對結(jié)構(gòu)的易損性有較大影響，III類場地斜拉橋各構(gòu)件的損傷超越概率遠(yuǎn)高于I類場地；在主塔、輔助墩、過渡墩縱橋向設(shè)置阻尼器能有效的減小輔助墩、過渡墩支座的損傷超越概率；在輔助墩、過渡墩橫橋向設(shè)置FPS支座并不能減小輔助墩、過渡墩的損傷超越概率。

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