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原文传递薄壁空心桥墩的震损机理研究

论文题名：	薄壁空心桥墩的震损机理研究
关键词：	薄壁空心桥墩;震损机理;大跨刚构桥;界面单元;边界协调;力学性能
摘要：	本文对高墩大跨刚构桥梁的地震损伤机制进行研究，针对钢筋混凝土薄壁空心桥墩这种特殊构件的破坏机理进行了数值模拟与试验，重点考察了高阶振型对薄壁空心墩力学性能的影响。为了模拟整桥地震响应和损伤发展转移过程，发展了可协调多种物理域的子结构混合试验系统，利用界面单元方法，解决不同子域的边界协调问题。本文主要进行了如下的工作：　　第一，对薄壁空心桥墩进行了数值模拟，用相关试验结果标定数值模型。并进行了参数分析，研究轴压比与壁厚比对桥墩的影响，较大的壁厚比与较小的轴压比是有利的，高轴压比虽然可以抑制裂缝的发展，但是易出现脆性破坏。　　第二，对整桥进行了有限元建模，分析了桥梁的静力与动力响应，最后提取了子结构边界处的反力，为试验体加载方案的设计提供了依据。　　第三，制作了桥墩子结构试验体，在子结构边界处考虑三个自由度的协同加载，其中竖向两台作动器为力控制模式，模拟边界弯矩和轴力，水平方向位移控制；为了模拟分布质量，在1层隔板处设置另一个水平加载点，为力控制加载模式。弯矩、轴力、和水平荷载的比例关系是按照桥梁的第一振型比例计算出的。结果表明桥墩具有良好的延性。与不考虑边界弯矩的试验结果相比，归一化骨架曲线基本一致，说明加载方式对破坏模式的影响不大，但是本文的加载模式更加接近桥梁的真实受力状况。　　第四，针对子结构混合试验中不同物理域之间的边界协调问题，提出了界面单元的方法，利用约束变分原理进行了相关推导，并利用算例验证此种方法的精确性。　　第五，为在子结构混合试验中使用界面单元，引入静力凝聚与 BFGS方法，这样只需要提取边界上的力与位移即可实现多子域不共节点的界面协调。
作者：	江浩然
专业：	土木工程
导师：	王涛
授予学位：	硕士
授予学位单位：	中国地震局工程力学研究所
学位年度：	2015
正文语种：	中文