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曲线桥梁的简化分析方法及地震易损性研究
| 论文题名： | 曲线桥梁的简化分析方法及地震易损性研究 |
| 关键词： | 曲线桥梁;纤维单元模拟;简化模型;地震响应;易损性;抗震性能 |
| 摘要： | 随着社会的发展，曲线桥梁在现代城市的交通网络中所占的比重日益增加。特别是曲线高架桥、立交桥的大规模建设与使用，使得曲线桥梁已经成为城市交通桥梁网络不可或缺的一部分。曲线桥梁在地震中的破坏将会直接影响城市桥梁网络的通行能力，给震后救援工作造成极大困难。对桥梁结构的地震易损性进行分析，是了解和评估桥梁结构的抗震性能的重要技术手段，在地震工程和防灾减灾领域已经广泛应用。但是，相比于直线桥梁，曲线桥梁的结构更为复杂，在地震作用下的地震响应及地震易损性分析更为困难。目前，广泛使用的有限元分析由于建模过程复杂、单元数量巨大、计算耗时长等问题，不适宜于城市大规模桥梁网络的快速建模及震后损伤快速评估。针对上述问题，本论文研究了曲线桥梁的简化建模方法，并对该类桥梁的地震易损性进行了研究。本文的研究工作及取得的成果如下： （1）利用OpenSees有限元分析软件，基于纤维单元建立了曲线桥梁的非线性有限元模型，数值模拟分析了曲线桥梁在不同方向、不同强度地震动输入下的响应特征，研究了桥梁结构墩顶、墩底和支座等关键构件的响应规律。 （2）研究了曲线桥梁的破坏准则与结构损伤指标，通过对桥墩截面的弯矩-曲率和位移延性及支座变形分析的分析，研究了以墩底曲率延性系数、墩顶位移延性系数及支座极限变形为参数的桥梁结构损伤指标。 （3）基于弹簧-杆系模型，研究了以刚性杆、弯曲弹簧、剪切弹簧、扭转弹簧为基本单元的曲线桥梁简化建模方法，建立了复杂有限元模型与简化分析模型的关联关系。研究表明，简化曲线桥梁模型的地震响应分析计算时间与纤维单元模型相比缩短了30%以上。 （4）基于曲线桥梁简化模型，采用墩顶位移延性系数作为损伤指标对曲线桥梁的易损性进行了研究。研究表明，曲线桥梁顺桥向地震动输入时的易损性大于横桥向，且墩高是影响结构抗灾性能的关键参数。 |
| 作者： | 赵美扬 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 郭安薪 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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