钢管混凝土桥墩抗震性能分析

论文摘要

钢管混凝土结构以其刚度大、承压性能好以及抗震性能强等诸多优点成为具有发展潜力的桥墩结构形式之一,尤其是地震区的桥墩,并已在震后桥墩加固中得到了使用。本文紧紧围绕钢管混凝土的抗震性能,从单柱墩的非线性变形能力到框架式桥墩动力特性再到地震响应进行了一系列分析。主要工作有以下几个方面:①依据两个常用的钢管混凝土材料本构模型,采用纤维模型法编制了MATLAB计算程序,以分析钢管混凝土桥墩的截面弯矩-曲率关系和荷载-位移关系。并进一步分析了套箍系数、轴压比、混凝土抗压强度和钢管屈服强度等因素对钢管混凝土桥墩非线性变形能力的影响。在分析大量计算结果的基础上,通过回归分析提出了一个钢管混凝土压弯构件截面弯矩-曲率关系曲线的简化计算方法。②通过对框架式钢管混凝土桥墩进行有限元模型计算分析,讨论影响框架式桥墩自振频率的主要参数,研究得到提高框架式桥墩自振频率的措施。主要研究的参数包括:框架横截面外轮廓大小（立柱之间的距离）,立柱横截面尺寸,横梁之间的距离,横梁尺寸等。③根据动力特性的分析结果,不断调整横梁刚度,采用反应谱法分析横梁刚度对框架式钢管混凝土桥墩地震响应的影响规律。④采用三条地震波对两个框架式钢管混凝土桥墩进行时程分析,对比了不同地震波激励和不同地震内力的时程结果变化规律。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 钢管混凝土的特点
• 1.2 钢管混凝土桥墩发展与应用
• 1.3 钢管混凝土结构研究现状
• 1.3.1 静力性能研究现状
• 1.3.2 动力性能研究现状
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第二章 圆钢管混凝土桥墩非线性变形能力分析
• 2.1 材料的本构关系
• 2.1.1 韩林海提出的材料本构模型
• 2.1.2 George D.提出的材料本构模型
• 2.2 计算方法
• 2.2.1 弯矩-曲率关系计算方法
• 2.2.2 荷载-位移关系计算方法
• 2.2.3 算例对比
• 2.3 弯矩-曲率关系的影响因素
• 2.3.1 套箍系数
• 2.3.2 轴压比
• 2.3.3 钢材屈服强度
• 2.3.4 混凝土强度
• 2.4 荷载-位移关系的影响因素
• 2.4.1 套箍系数
• 2.4.2 轴压比
• 2.4.3 钢材屈服强度
• 2.4.4 混凝土强度
• 2.4.5 长细比
• 2.5 本章小结
• 第三章 弯矩-曲率关系简化计算方法
• 3.1 相关文献研究
• 3.2 本文采用的简化模型
• 3.2.1 简化模型的建立
• 3.2.2 回归变量的选取
• 3.3 基于回归分析的弯矩-曲率简化计算公式
• 3.3.1 多元回归分析
• 3.3.2 回归系数及显著性检验
• 3.4 本章小结
• 第四章 框架式钢管混凝土桥墩动力性能及稳定性分析
• 4.1 模型的建立
• 4.2 自振频率的计算方法
• 4.3 不同参数对结构自振频率的影响
• 4.3.1 立柱间距
• 4.3.2 立柱尺寸
• 4.3.3 横梁间距
• 4.3.4 横梁直径
• 4.3.5 横梁壁厚
• 4.4 动力性能正交分析
• 4.4.1 因素水平及正交设计表
• 4.4.2 结果分析
• 4.5 框架式钢管混凝土桥墩稳定性分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 框架式钢管混凝土桥墩地震反应分析
• 5.1 地震反应分析理论
• 5.1.1 反应谱法
• 5.1.2 时程分析法
• 5.2 反应谱响应分析
• 5.2.1 立柱的反应谱响应
• 5.2.2 横梁的反应谱响应
• 5.3 时程分析
• 5.3.1 位移时程分析
• 5.3.2 内力时程分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文取得的主要结论
• 6.2 需要进一步研究的问题
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果