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摇摆-自复位桥墩的抗震性能及设计方法研究
| 论文题名： | 摇摆-自复位桥墩的抗震性能及设计方法研究 |
| 关键词： | 摇摆-自复位桥墩;残余位移;铅挤压阻尼器;抗震性能;自复位系数 |
| 摘要： | 新时代对桥梁建设提出了新要求。施工方面，应减小对城市交通的干扰、降低生产过程中的环境污染、改善从业人员的工作条件等。抗震性能方面，桥梁地震损伤需得到有效控制，桥梁结构应具备良好的震后可恢复功能，以减少震后恢复时间和维修费用。面对这些新需求，采用传统延性设计方法的钢筋混凝土(ReinforcingConcrete,RC)桥墩可能力不能及，而以快速桥梁施工技术(AcceleratedBridgeConstruction,ABC)为发展背景的摇摆-自复位(RockingSelf-Centering,RSC)桥墩则成为了一种潜在的选择。 本文采用有效的数值模拟技术，研究了RSC桥墩的抗震性能，提出了装配有铅挤压阻尼器的新型RSC双柱墩。全文的主要研究工作如下： (1)基于OpenSees分析平台，开展了RSC桥墩多弹簧模型的建模方法研究。对比了3种不同弹簧分布模式下的骨架曲线模拟结果，对弹簧数量进行了优化分析，提出了弹簧刚度的校准方法。通过对比5根RSC桥墩试件的模拟和试验结果，验证了建模方法的合理性。 (2)根据是否设有内置耗能钢筋，将RSC桥墩分为两类。采用析因分析的方法，研究了各关键设计参数对桥墩滞回性能的影响程度，对比讨论了耗能钢筋对桥墩性能的影响。针对设有耗能钢筋的RSC桥墩，引入自复位系数、耗能参数来揭示残余位移的分布规律，并分析了7个关键参数对自复位系数、耗能参数的影响。基于参数分析结果，回归得到了拟静力荷载下RSC桥墩残余位移的简化计算公式。结果表明，RSC桥墩的滞回性能主要取决于单因子效应，拟静力荷载下的残余位移分布主要由自复位系数和耗能参数控制。 (3)以铅挤压阻尼器为外置可更换耗能装置，提出了装配有铅挤压阻尼器的新型RSC双柱墩体系。基于既有试验结果，建立并验证了该结构的数值分析模型，还开展了抗震性能参数分析。借助回归分析得到了等效刚度和等效屈服强度的半经验计算公式，结合基于等能量的设计框架和我国公路桥梁抗震设计规范，为该结构体系发展了一种两阶段抗震设计方法。通过一设计案例分析，验证了设计方法的有效性。 |
| 作者： | 钟正午 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 石岩 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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