考虑桩—土相互作用的梁式桥抗震性能评估

论文摘要

桩-土动力相互作用问题一直是桥梁结构抗震研究的难点,梁式桥作为我国公路桥梁中普遍采用的结构形式,其抗震性能是一个值得关注的课题。基于推倒分析的能力谱方法是目前评估结构抗震性能常用的方法,参照FEMA440 （Federal Emergency Management Agency. Report FEMA440,美国联邦紧急事物救援署）给出的考虑桩-土相互作用的能力谱方法,用于评估结构的抗震性能。首先,通过对考虑地基柔性效应的桥梁结构模型作推倒分析得到结构的pushover曲线,将其转化为结构的能力谱曲线。然后,分别针对运动学效应和地基阻尼效应对结构地震需求谱进行折减,将桥梁结构的能力谱曲线和需求谱曲线绘制在同一坐标系下进而评估结构在相应地震作用下的抗震性能。主要的研究工作如下：1.结合FEMA440报告对三种桩-土相互作用效应进行分析,分别针对地基柔性效应、运动学效应和地基阻尼效应进行分析,探讨利用FEMA440计算三种效应的方法考虑桩-土相互作用对桥梁结构非线性地震反应分析的影响。其中地基柔性效应主要是建立模型进行能力谱分析时考虑,运动学效应和地基阻尼效应是通过折减地震需求谱进行考虑。2.在对推倒分析方法进行研究的基础上,利用SAP2000程序计算了梁式桥模型在不同水平侧向力加载模式下的pushover曲线,针对如何选取适合桥梁结构的水平侧向力加载模式进行了分析和讨论,并对考虑桩-土相互作用的全桥结构推倒分析进行研究。3.对能力谱方法进行总结,介绍了几种获得地震需求谱的方法,针对FEMA440给出的考虑运动学效应和地基阻尼效应的折减方法进行了详细讨论,并利用能力谱方法在考虑桩-土相互作用情况下对一座实桥进行抗震性能评估。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 桥梁震害
• 1.3 桥梁抗震分析方法
• 1.4 桩-土动力相互作用分析理论
• 1.5 桥梁抗震性能评估方法
• 1.6 本文的内容及构成
• 2 桩-土动力相互作用的影响分析
• 2.1 桩-土动力相互作用问题概述
• 2.2 桩-土动力相互作用理论分析方法综述
• 2.2.1 精确分析方法
• 2.2.2 简化分析方法
• 2.3 考虑地基柔性效应简化分析模型
• 2.4 算例分析
• 2.5 小结
• 3 桥梁结构推倒分析方法研究
• 3.1 推倒分析基本理论
• 3.1.1 推倒分析的基本假定
• 3.1.2 推倒分析的主要用途
• 3.1.3 推倒分析的基本步骤
• 3.2 推倒分析几点问题研究
• 3.2.1 常用的水平侧向力加载模式
• 3.2.2 p-△效应
• 3.2.3 塑性铰
• 3.2.4 高阶振型影响
• 3.2.5 考虑桩-土相互作用的推倒分析
• 3.3 算例分析
• 3.4 小结
• 4 基于能力谱方法的桥梁抗震性能评估方法研究
• 4.1 能力谱方法基本原理
• 4.1.1 等效单自由度体系
• 4.1.2 等效线性体系
• 4.1.3 能力谱的求解方法
• 4.1.4 需求谱的求解方法
• 4.2 能力谱方法性能点求解基本途径
• 4.3 评估破坏等级划分
• 4.4 小结
• 5 考虑桩-土动力相互作用的梁式桥抗震性能评估
• 5.1 考虑桩-土相互作用的能力谱方法
• 5.1.1 考虑运动学效应的简化方法
• 5.1.2 考虑地震阻尼效应的简化方法
• 5.2 工程简介以及模型的建立
• 5.3 模型计算分析
• 5.3.1 模态分析
• 5.3.2 非线性时程分析
• 5.4 能力谱方法评估桥梁抗震性能
• 5.4.1 能力谱的计算
• 5.4.2 需求谱的计算以及性能点的求解
• 5.5 小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集