考虑土—结构相互作用的客运专线圆端形板式桥墩抗震性能研究

论文摘要

圆端形板式桥墩是我国铁路客运专线主要采用的桥墩形式之一,对于我国这样一个地震多发区,研究其抗震性能具有十分重要的理论意义和应用价值。本文在回顾国内外研究土一结相互作用问题的基础上,以客运专线圆端形板式桥墩为研究对象,引入了一种基于能力谱方法考虑土与结构动力相互作用的方法,探讨了基础柔性效应,运动学效应和基础阻尼效应对其地震响应的影响,并对比了非线性时程分析与能力谱方法的计算结果。本文的建模计算选用的是Sap2000有限元程序,采用平面梁单元建立桥墩模型,进行了桥墩的动力特性分析、非线性时程分析和Pushover分析,本文的主要研究内容包括:1.较全面地综述了国内外桥梁抗震的研究成果,包括抗震设计方法的演变和土结相互作用的基本理论,简略概括了各种抗震设计方法的适用情况。2.对桥墩进入弹塑性阶段后的塑性铰长度、弯矩曲率曲线进行了计算和分析,用以考虑罕遇地震下的桥墩地震响应。3.采用m法计算了地基柔度系数,应用Sap2000建立了与我国规范相适应的三类场地的桥墩纵向无车有限元模型,选取了不同场地的24条地震波对桥墩进行动力时程分析。4.应用FEMA440中推荐的改进的等效非线性化方法,全面考虑了三种土结相互作用对桥墩地震响应的影响,并与非线性时程分析结果进行了对比。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 桥梁震害
• 1.3 土结相互作用（SSI）方法的研究沿革
• 1.4 桥墩抗震及本文的工作
• 1.4.1 桥墩抗震的非线性因素考虑
• 1.4.2 本文的工作
• 第二章 桥梁抗震计算和SSI方法的理论基础
• 2.1 抗震设防标准和抗震设计原则
• 2.2 桥梁结构地震响应分析方法
• 2.2.1 静力法
• 2.2.2 反应谱方法
• 2.2.3 动态时程分析方法
• 2.2.4 非线性静力方法（NSP）——能力谱方法
• 2.2.5 非线性动力方法（NDP）——增量动力法
• 2.2.6 各种分析方法总结
• 2.3 土结相互作用（SSI）的基本理论
• 2.3.1 SSI的研究方法概述
• 2.3.2 包含SSI的地震响应分析方法
• 2.3.3 SSI系统的建模方法
• 第三章 圆端形板式桥墩的非线性时程分析
• 3.1 引言
• 3.2 基本假设与计算
• 3.2.1 等效塑性铰长度的计算
• 3.2.2 材料的性能
• 3.2.3 计算钢筋混凝土结构的弯矩—曲率关系
• 3.2.4 土结相互作用（SSI）的考虑方法
• 3.3 圆端形板式桥墩计算模型的建立
• 3.3.1 结构基本数据
• 3.3.2 圆端形板式桥墩模型的建立
• 3.4 地震波的选取和调整
• 3.4 计算结果分析
• 3.4.1 自振特性计算结果
• 3.4.2 常遇地震和罕遇地震下的最大响应分析
• 3.4.3 土结相互作用（SSI）对结构的影响研究
• 3.4.4 场地特性对结构的影响研究
• 第四章 基于FEMA440的圆端形板式桥墩抗震性能评估
• 4.1 引言
• 4.2 FEMA440考虑SSI的能力谱方法简介
• 4.2.1 FEMA440中改进的能力谱方法
• 4.2.2 FEMA440中考虑SSI效应的方法
• 4.3 计算过程与结果分析
• 4.3.1 MADRS轨迹法的应用实例
• 4.3.2 MADRS轨迹法与非线性时程分析计算结果的比较
• 4.3.3 SSI不同因素对地震响应的影响
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 作者简历