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基于耐震时程法的梁式桥地震碰撞分析
| 论文题名： | 基于耐震时程法的梁式桥地震碰撞分析 |
| 关键词： | 高架桥梁;地震荷载;结构动力学;抗震设计 |
| 摘要： | 在强震作用下，桥梁因相邻桥跨间动力特性的差异或非一致地震作用，在伸缩缝宽度不足时会发生碰撞。桥梁地震碰撞的短暂接触再分离过程中，伴随着梁端或桥台的局部塑性变形、开裂、剥落、接触表面的摩擦、能量的转移以及碰撞应力波传递、反射等复杂的物理力学行为。我国现行桥梁抗震设计规范因碰撞的复杂性和不确定性，只提出了构造措施来减轻碰撞产生的不利影响，而未在设计阶段全面考虑碰撞对结构抗震性能的影响并进行抗震设计。本文以直线高架桥为研究对象，利用耐震时程法通过少量动力时程分析即可反应结构不同强度下地震响应的特点，将其应用到桥梁地震作用下的碰撞分析中，研究了耐震时程法的适用性，并在此基础上提出了考虑碰撞影响的桥梁抗震设计方法。 本研究主要内容包括：⑴从耐震时程法的典型特征出发，根据在地震动某一时程内其加速度反应谱大小与该时程的持续时间成线性关系，用无约束的非线性最小二乘法优化合成符合我国桥梁抗震设计规范反应谱的耐震加速度时程曲线。⑵基于OpenSees软件建立了三跨简支桥梁有限元模型，采用耐震时程法研究了不考虑碰撞影响下的桥梁结构地震反应。研究发现随着耐震时间的增加，结构的地震响应不断增大。通过耐震时程法与增量动力分析法数值模拟结果的对比分析，表明耐震时程法能够高效地用于桥梁地震反应分析。⑶考虑地震作用下相邻桥联的碰撞影响，通过引入碰撞单元建立了桥梁结构的有限元模型，采用耐震时程法开展了桥梁地震碰撞反应分析。研究发现考虑碰撞影响的动力响应与耐震时间成正相关。通过与增量动力分析法分析结果的对比分析表明，耐震时程法能有效地表征地震作用下考虑碰撞影响的桥梁损伤状态。在此基础上，基于耐震时程法提出了一种考虑地震碰撞影响的桥梁设计方法。 |
| 作者： | 沈禹 |
| 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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