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矮塔斜拉桥地震激励下的结构响应与损伤分析
| 论文题名： | 矮塔斜拉桥地震激励下的结构响应与损伤分析 |
| 关键词： | 矮塔斜拉桥;连续损伤理论;抗震设计;损伤本构模型;二次开发;数值模拟;结构响应 |
| 摘要： | 如今,桥梁建设中应用最多的建筑材料是混凝土。针对混凝土结构找到合理的抗震设计方法是防止桥梁震害的基础,同时也是找到有效抗震措施的依据。 从细部来说,钢筋混凝土桥梁结构随地震动荷载的作用,材料的损伤程度会逐渐增加,结构的承载力逐步下降。如果不考虑混凝土材料的损伤效应,按动力学理论的分析,结果往往难以令人满意,尤其是结构临近断裂的阶段。考虑损伤效应以后,可望提高钢筋混凝土结构的理论分析精度,尤其是对结构临近破坏阶段复杂的非线性行为的分析。为既有钢筋混凝土结构动力分析、安全性的评定及其加固设计,提供科学依据。针对钢筋混凝土结构的损伤破坏问题进行深入系统的研究工作,具有积极的科学意义及工程应用价值。 本文考察了混凝土的损伤机理,分析对比了几种常用的混凝土损伤本构模型。针对经典损伤理论存在的局限性,采用建立在严格不可逆热力学基础上的弹性损伤一般理论,取其二阶近似形式,建立了一种实用的混凝土损伤本构模型,克服了经典损伤理论的缺陷。本文具体工作如下。 (1)介绍以往钢筋混凝土结构的经典损伤本构关系,描述混凝土的损伤机理和损伤力学研究方法,介绍经典损伤理论的出发点,指出其缺陷和局限性。另外,在不可逆热力学基础上,相应地指出混凝土损伤本构关系建立的关键和难点问题; (2)利用ANSYS软件建立西江特大桥(为一矮塔斜拉桥)有限元模型,对西江特大桥进行动力特性分析,得到结构的前十五阶振型,并对影响结构固有振动特性的因素进行了分析讨论: (3)根据本桥所处的地理位置,确定其最大地震烈度设防。并采用不同等级的地震波对矮塔斜拉桥进行地震时程响应分析,并分析时程作用的结果,确定使桥梁发生破坏的地震波峰值加速度和破坏部位。 (4)利用ABAQUS软件,建立主桥墩的实体有限元模型,采用各向同性损伤本构模型,在上述地震波的作用下,编写子程序进行二次开发。分析桥墩在地震作用下的损伤演化历程,并对其抗震特性进行评估,得出相关结论,为以后该类型桥梁的抗震设计提供参考。 |
| 作者： | 耿帆 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 唐雪松;陈星烨 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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