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考虑土-结构相互作用的桥梁多尺度建模与分析
| 论文题名： | 考虑土-结构相互作用的桥梁多尺度建模与分析 |
| 关键词： | 桥梁工程;上部结构;地震响应;抗震设计 |
| 摘要： | 桥梁的上部结构通过基础与地基相连，结构-基础-地基构成了相互依赖的完整体系。在地震作用下，地震波经过土的传播作用于结构体系，地震工程实践表明，考虑土-结构相互作用的桥梁体系地震响应分析是值得做的。但是，由于考虑土-结构相互作用的桥梁体系结构比较大，对其进行模拟分析时，计算时间长、内存需求大、计算效率较小甚至无法实现。为了解决该问题，本文采用多尺度建模方法对该类结构进行建模并对其地震响应进行分析。 本研究主要内容包括：⑴基于结构多尺度建模理论，在同一结构模型中通过采用精细单元模拟结构的关键（或易损伤）部位，宏观单元模拟其他部分，在此之后不同单元之间进行截面耦合，使不同单元之间的变形协调达到了一致。⑵通过修改宏观单元刚度实现多尺度模型整体刚度的修正，旨在满足工程实际要求;对比地震荷载作用下修正后多尺度模型与精细模型的位移、速度和加速度响应，验证了修正后多尺度模型与工程实际之间的一致性。⑶采用Thomson-Haskell传递矩阵法，推导了地震波经过层状土体时的传递函数，根据得到的传递函数和基于地表所记录的地震波时程(EI Centro波和天津波)，得到了相应的地下地震波，其正确性也被验证，旨为后续结构的地震响应分析做准备。⑷探究了土体、纵向配筋率和配箍率等参数对桥梁体系的地震响应影响规律。结果表明:考虑土-结构相互作用后，土体对地震能量有一定的耗散作用，对桥梁的抗震性能需求有所降低，在桥梁抗震设计时应加以考虑;提高纵向配筋率，墩顶最大位移呈减小趋势，墩底最大剪力呈增大趋势，但当继续增大纵向配筋率时，墩底混凝土先于钢筋破坏，出现超筋破坏现象，墩底最大剪力反而下降，因此对桥墩进行配筋时，纵向配筋率不宜过大;增加配箍率，墩顶最大位移变化较小，墩底最大剪力在一定范围内波动，总体来说配箍率对桥梁结构的耗能能力不及纵向配筋率的大，但不容忽略。 |
| 作者： | 刘亚强 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 申彦利 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河北工程大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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