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原文传递考虑内力状态的大跨高墩连续刚构桥地震反应及易损性分析

论文题名：	考虑内力状态的大跨高墩连续刚构桥地震反应及易损性分析
关键词：	连续刚构桥;施工过程;内力状态;等效荷载;地震易损性
摘要：	连续刚构桥跨越能力强、受力合理且整体性能良好，在跨越高山峡谷、深水河流时优势突出，因此在我国得到了广泛应用。大跨度连续刚构桥多采用悬臂施工法，施工工期较长，施工过程中各阶段的内力状态随结构自重、预应力和施工荷载等的逐渐施加而不断变化，且成桥后受预应力损失和混凝土收缩徐变的影响，使得某个阶段的内力状态将因考虑施工过程与否和混凝土收缩徐变而具有较大差异，该内力状态进而影响其地震反应分析结果的准确性。因此，本文以一座主桥为(120+220+120)m的3跨连续刚构、引桥为4×40m的4跨简支梁的非规则桥梁为背景，考虑其施工过程和收缩徐变对内力状态的影响，基于内力状态展开地震反应和地震易损性分析。主要研究工作如下：　　(1)为研究实际施工过程对连续刚构桥成桥内力状态的影响，以及不同成桥内力状态下主桥的地震反应差异，采用MIDAS/Civil建立施工阶段分析模型并得到不同成桥阶段的内力状态；基于等效荷载法提出适用于连续刚构桥的内力等效荷载计算公式，并计算得到主桥不同内力状态所对应的内力等效荷载；通过OpenSees建立全桥动力分析模型，并将得到的内力等效荷载施加于OpenSees动力分析模型，使其在动力分析中处于真实的内力状态；选取40组典型的速度脉冲型近断层地震动记录为输入，开展考虑施工过程与否和混凝土收缩徐变的非线性全桥动力时程分析。结果表明：采用所提出的内力等效荷载计算公式能够较为准确地计算和模拟出主桥的成桥内力状态；对连续刚构桥进行动力时程分析时，考虑施工过程和混凝土收缩徐变引起的内力状态，才能保证动力反应的正确性。　　(2)为研究连续刚构桥的内力状态对其施工阶段和成桥后地震易损性的影响，选取施工阶段典型的5个T型刚构和成桥初始阶段为研究对象，采用MIDAS/Civil进行施工阶段分析并得到各个施工阶段的内力状态；应用等效荷载法计算得到T型刚构的内力等效荷载，基于OpenSees建立考虑等效内力状态的动力分析模型。以典型施工阶段主梁根部、主墩墩顶及墩底的曲率延性系数为损伤评价指标，以位移延性系数为成桥初始阶段的损伤指标，计算得到划分不同损伤阶段的界限值；对比分析了考虑等效内力状态与否对T型刚构和成桥初始阶段地震易损性的影响，以及不同施工阶段之间地震易损性的差异和变化规律。结果表明：无论是典型施工阶段还是成桥初始阶段，若不考虑内力状态将严重低估其地震易损性。　　(3)为研究持时指标与非线性地震反应的相关性，采用具有连续时间段的括号持时和重要持时作为地震动持时指标，基于所建立的考虑内力状态的动力分析模型分析了总持时地震动作用下地震反应与持时指标的相关性；采用阈值为0.1g的括号持时(Db0.1g)、5-75%重要持时(Ds5-75%)和5-95%重要持时(Ds5-95%)分别截取长持时地震动的记录时间，分析了不同持时指标对非线性地震反应的影响。结果表明：括号持时指标与非线性地震反应的相关性取决于绝对加速度阈值；重要持时与地震反应的相关性较括号持时更好，在计算连续刚构桥的滞回总耗能时宜选择指标Ds5-95%；另外，采用不同指标Db0.1g、Ds5-75%和Ds5-95%分别得到的最大绝对地震反应和滞回总耗能不相同，这取决于不同持时指标下有效记录时间的大小。
作者：	李军
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