高烈度区钢筋混凝土桥墩延性设计与抗震能力评估

论文摘要

本文主要介绍了延性的概念及指标,各国规范地震力计算方法,针对现行规范的不足,通过对典型连续梁桥分析计算,确定中震地震需求与能力之比的合理范围内,以及与之对应的合理配筋率,即可保证桥墩大震延性性能,并在此基础上提出典型桥梁桥墩延性设计建议。简述了抗震设计方法的发展,对反应谱法的优缺点和动力时程分析方法进行了说明。介绍了典型连续梁桥模型计算中震地震需求的方法,保护层混凝土,核心混凝土及钢筋本构关系模型,桥墩抗弯能力计算方法(xtract),并介绍用弹塑性纤维单元验算桥梁地震响应的方法。对3×30米、5×30米、3×20米、5×20米典型连续梁桥进行延性计算,本文运用反应谱法求桥墩中震地震需求,用xtract求桥墩抗弯能力,计算中震需求与抗弯能力的比值;通过大震激励下纤维梁单元的地震响应,在合理范围内调整配筋率。总结满足大震抗震需求时桥墩的合理轴压比,需求能力比及安全系数范围,在此基础上提出典型桥梁桥墩延性设计建议。在延性桥墩截面通过抗弯验算后,对塑性铰区截面的纵向钢筋已经确定的截面进行延性桥墩截面抗剪强度验算,结果表明:此类典型桥梁在满足八度区抗弯需求时,抗剪强度满足要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 钢筋混凝土桥墩延性设计综述
• 1.1 桥墩的震害
• 1.1.1 桥墩的地震破坏形式
• 1.1.2 震害启示
• 1.2 结构的延性
• 1.2.1 延性的概念
• 1.2.2 延性指标
• 1.2.3 钢筋混凝土桥墩的位移延性与桥墩曲率延性的关系
• 1.3 桥墩地震力的确定
• 1.3.1 新西兰规范
• 1.3.2 欧洲规范Eurocode8
• 1.3.3 日本规范
• 1.3.4 我国规范
• 1.3.5 各国规范归一化比较
• 1.4 本文研究的内容和目的
• 1.5 本章小结
• 第二章 桥梁抗震分析理论
• 2.1 桥梁抗震设计方法简介
• 2.2 动力时程分析方法
• 2.2.1 动力时程分析法简介
• 2.2.2 有限元法及分析步骤
• 2.2.3 动力方程及计算方法
• 2.2.4 非线性动力方程及计算方法
• 2.3 本章小结
• 第三章 桥墩中震需求与能力计算
• 3.1 钢筋混凝土桥墩中震需求计算
• 3.2 钢筋混凝土桥墩抗弯能力计算
• 3.2.1 钢筋及约束混凝土的应力—应变关系
• 3.2.2 无约束混凝土的应力—应变关系
• 3.2.3 xtract 断面分析-弯矩曲率简介
• 3.3 弹塑性纤维梁单元
• 3.3.1 弹塑性纤维梁柱单元基本假定
• 3.3.2 梁单元截面的力与变形的关系
• 3.3.3 基于柔度法建立的弹塑性纤维梁柱单元
• 3.3.4 方法评述
• 3.4 地震动参数及桥墩截面形式
• 3.4.1 地震动参数
• 3.4.2 桥墩截面形式
• 3.5 本章小结
• 第四章 中小跨径连续梁桥桥墩延性设计计算
• 4.1 中等跨径少跨连续梁桥桥墩延性设计
• 4.1.1 桥墩截面尺寸
• 4.1.2 桥墩延性设计计算
• 4.2 中等跨径多跨连续梁桥桥墩延性设计
• 4.2.1 桥墩截面初步选择
• 4.2.2 桥墩延性设计计算
• 4.3 小跨径少跨连续梁桥桥墩延性设计
• 4.3.1 桥墩截面初步选择
• 4.3.2 桥墩延性设计计算
• 4.4 小跨径多跨连续梁桥桥墩延性设计
• 4.4.1 桥墩截面初步选择
• 4.4.2 桥墩延性设计计算
• 4.5 本章小结
• 第五章 桥墩抗剪强度验算
• 5.1 延性构件抗剪强度验算
• 5.2 延性设计
• 5.3 美国桥梁抗震规范中桥墩抗剪强度计算公式
• 5.3.1 ACT-32 公式
• 5.3.2 Caltrans 公式
• 5.3.3 Priestley 公式
• 5.4 墩柱的抗剪强度验算
• 5.5 典型连续梁桥满足八度区抗震要求桥墩抗剪强度验算
• 5.5.1 高墩抗剪强度验算
• 5.5.2 矮墩抗剪强度验算
• 5.6 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢