公路梁桥延性抗震分析及设计方法

论文摘要

我国是一个多地震的国家,地震所造成的损失占自然灾害损失的比例很高,如何保证震后生命线工程-桥梁的迅速恢复是震后救灾的关键。我国公路桥梁中梁式桥所占的比例最高,并且大都按照弹性理论进行抗震设计,没有充分利用材料的特性。针对目前我国抗震设计规范的不足之处,本文在以下方面做了一些工作。（1）利用约束混凝土的特性,根据钢筋的应力-应变关系分析钢筋混凝土构件的弯矩、轴压比与截面曲率、曲率延性系数的关系。从而确定主要影响因素的作用,为抗震设计与加固提供方法。（2）根据动力学原理建立梁式桥的地震反应方程,采用子空间迭代法和Wilson-θ逐步积分法建立了结构三维动力反应分析的数值解法,并在此基础上编制了非线性地震反应分析程序。（3）文对一座梁式桥进行纵向、横向以及罕遇地震作用下地震反应进行分析,在分析过程中通过调整地震波幅值计算各墩的延性系数,判断桥墩的抗震能力。并提出罕遇地震作用下桥墩加固计算原理、框图。通过本文的研究可知,在地震荷载作用下对桥梁结构进行非线性分析,方能正确描述桥梁在地震作用下进入塑性阶段的工作状态,体现桥梁结构延性能力。以弹性理论进行抗震设计的桥梁,通过非线性分析按延性能力判断时,通常其抗震能力可提高一度,进行合理加固后在罕遇地震作用下不会倒塌。在强震作用下,应注意对塑性铰区抗剪能力的设计,避免剪切破坏先于受弯破坏。竖向地震对桥墩的影响较大,在进行非线性分析时应考虑是否选择竖向地震输入,从而达到正确分析的要求。设计时应注意加强横向设计和按延性进行抗震设计,只有这样才能做到经济、安全、实用。另外,箍筋在桥墩抗震延性方面起着重要的作用,应该引起生产、设计的重视,加强这方面的研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 工程抗震研究的重要性及主要目的
• 1.2 抗震设计理论的发展及国内外现状
• 1.3 地震的桥梁震害
• 1.4 工程抗震验算的破坏准则
• 1.5 本文的选题背景和主要工作
• 第二章 约束混凝土墩柱弯矩、轴力与截面曲率及延性系数的关系
• 2.1 概述
• 2.2 钢筋和约束混凝土的应力-应变关系
• 2.3 计算约束混凝土构件截面的M-φ-N关系曲线及曲率延性系数的方法
• 2.4 影响因素分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 空间混凝土梁单元与程序设计
• 3.1 空间混凝土梁单元
• 3.2 动力方程的建立与求解
• 3.3 动力方程的求解
• 3.4 程序设计
• 3.5 算例及验证
• 第四章 桥梁地震反应延性分析实例
• 4.1 概述
• 4.2 梁桥有限元离散及分析假定条件
• 4.3 梁式桥的地震反应
• 第五章 结论及展望
• 5.1 本文的主要结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 研究生期间完成科研项目、论文发表情况