城市高架桥梁基础约束刚度识别及桥墩抗震性能评估研究

论文摘要

长期以来,在桥墩基础的结构动力设计和特性分析中,主要采用土力学近似方法,这些近似方法所采用的土力学统计参数会随时间和各地区的地质条件不同而改变,分布复杂且检测困难。为了对既有桥梁进行施工质量和桥墩基础结构的抗震性能评估,就必须了解桥墩基础结构的技术状态及变化,因此,识别它的基础刚度就显得极为重要。本论文结合具体工程,针对桥墩基础约束刚度识别及抗震反应分析的现状研究-推导桥墩自振基频公式-提出基础约束刚度识别方法-桥墩抗震性能评估这条主线进行了以下工作,以其在日后相关桥墩基础约束刚度识别、施工质量以及在抗震性能评估等方面提供帮助：（1）以Rayleigh能量法和Southwell频率合成法为基础,推导出了城市高架桥桥墩基础结构自振基频公式,并建立有限元模型进行结果对比。（2）根据城市高架桥桥墩结构自振基频公式,并以此为基础建立了识别桥墩基础约束刚度的配重法。（3）建立了以识别出来的基础约束刚度作为边界条件的“识别模型”,并与另外的三种抗震模型进行对比,结果表明,该模型具有较高精度,能满足工程需要。（4）结合park&ang双参数地震损伤模型,导出了基于损伤指标和位移限制下的钢筋混凝土桥墩抗震耗能安全系数公式,并结合具体实例,探讨了桥墩抗震耗能安全系数与基础约束刚度之间的关系。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 基础约束刚度识别方法研究现状
• 1.2.2 桥墩结构动力特性研究现状
• 1.2.3 高架桥墩基础抗震反应分析与抗震性能评估研究现状
• 1.3 本文的研究思路和内容
• 第二章 桥墩动力特性及地震反应分析方法基础
• 2.1 Rayleigh能量原理
• 2.2 几种常用结构构件的振动能量
• 2.3 频率合成法
• 2.4 桥墩结构振动基础
• 2.4.1 悬臂梁的弯曲振动
• 2.4.2 附加质量的影响
• 2.4.3 弹性支撑的影响
• 2.5 高架桥桥墩结构地震反应分析方法介绍
• 2.5.1 静力法
• 2.5.2 反应谱法
• 2.5.3 动力时程分析法
• 2.6 本章小结
• 第三章 桥墩结构复合振动特性研究
• 3.1 独柱式桥墩复合振动基频计算
• 3.1.1 花瓶形独柱墩复合振动基频计算公式的推导
• 3.1.2 近似算法与有限元结果对比
• 3.2 双柱式桥墩复合振动基频计算
• 3.2.1 花瓶形双柱式墩振动基频计算公式的推导
• 3.2.2 近似算法与有限元结果对比
• 3.3 本章小结
• 第四章 城市高架桥基础约束刚度识别方法研究
• 4.1 桥墩基础约束刚度的定义
• 4.2 基础约束刚度预估方法研究
• 4.2.1 由固有频率估算基础约束刚度
• 4.2.2 算例分析
• 4.3 识别基础约束刚度的配重法
• 4.3.1 方法介绍
• 4.3.2 工程实例
• 4.4 本章小结
• 第五章 城市高架桥墩基础抗震简化模式与分析
• 5.1 既有桥梁桩基础抗震模型介绍
• 5.1.1 集中质量模型
• 5.1.2 等效嵌固模型
• 5.1.3 六弹簧模型
• 5.1.4 识别模型
• 5.2 各种模型计算结果比较分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 城市高架桥桥墩抗震性能评估
• 6.1 基于park&ang双参数地震损伤模型逆推的钢筋混凝土桥墩抗震耗能安全系数
• 6.1.1 park&ang双参数地震损伤模型
• 6.1.2 钢筋混凝土桥墩抗震耗能安全系数
• 6.2 工程实例
• 6.3 基础约束刚度对钢筋混凝土桥墩抗震耗能安全系数的影响
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论和展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间参加的科研项目及论文发表情况