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原文传递分叉分离式异形混凝土箱梁桥结构静力及抗震性能数值模拟研究

论文题名：	分叉分离式异形混凝土箱梁桥结构静力及抗震性能数值模拟研究
关键词：	分叉分离式异形桥;静力性能;滞回曲线;往复荷载;抗震性能
摘要：	随着我国国民经济的快速发展，我国交通行业基础设施快速发展，桥梁作为交通基础设施中的重要一环，其上部结构的静力性能与下部结构的抗震性能直接影响桥梁的使用、工作性能，决定桥梁能否持续、可靠地为经济建设作出贡献。　　在现役桥梁中，主线桥与匝道桥过渡部分的桥梁结构宜多采用分叉分离式异形桥。作为过渡部分的重要组成部分，分叉分离式异形桥结构持久状况承载能力极限状态、持久状况正常使用极限状态的静力性能表现具有举足轻重的地位。通过利用现有有限元软件建立分叉分离式异形桥有限元模型，对其施工和运营过程进行精确仿真模拟具有重大意义，可为分叉分离式异形桥结构各种极限状态下的静力性能评估提供依据。　　在地震荷载作用下，桥梁结构受到往复荷载作用的加持，其薄弱部位主要集中于下部结构。往复荷载作用下，桥梁下部结构墩底与墩顶纵筋应力增长较快，桥墩受拉、受压损伤增长迅速，其薄弱部位陆续发展成为塑性铰。基于此，对桥梁下部结构或结构构件施加多次往复循环作用的静力荷载，使桥梁下部结构或结构构件在正反两个方向重复加载和卸载，用以模拟地震时桥梁下部结构在往复振动中的受力特点和变形特点，用静力方法求得结构振动时的效果，以此来得到滞回曲线、骨架曲线等和各类抗震性能指标，以此来评价桥梁下部结构在低周循环往复荷载作用下的抗震性能，为桥梁下部结构的抗震设计提供依据。　　本文基于分叉分离式异形混凝土箱梁桥设计图纸，利用Midas/Civil有限元软件建立了分叉分离式异形混凝土连续箱梁桥有限元模型，根据分叉分离式异形混凝土箱梁桥施工、运营过程中所受荷载及支座约束情况，通过调整有限元模型节点自由度和对相应节点、单元施加荷载来较为真实、精准模拟分叉分离式异形混凝土箱梁桥施工和运营过程。　　基于ABAQUS有限元分析软件建立了分叉分离式异形混凝土箱梁桥下部结构足尺有限元模型，通过对其施加既定的低周循环往复荷载，获得分叉分离式异形混凝土箱梁桥下部结构滞回曲线、骨架曲线、耗能曲线、刚度退化曲线、残余位移曲线和破坏形态云图，通过分析不同抗震性能指标、曲线的发展趋势、曲线形状和破坏形态云图发展，来研究分叉分离式异形混凝土箱梁桥下部结构的抗震性能。分叉分离式异形混凝土箱梁桥下部结构在往复荷载作用下，滞回曲线较为饱满，呈现出较为明显的弓形，水平承载能力较强，表现出较好的耗能能力，整体刚度退化趋势正常，桥墩残余位移较大，变形能力较强。　　基于分叉分离式异形混凝土箱梁桥下部结构足尺有限元模型，利用ABAQUS有限元分析软件对其进行轴压比、纵筋等强度代换、纵筋等体积代换参数分析。通过对不同参数的分叉分离式异形混凝土箱梁桥下部结构有限元模型施加相同的低周循环往复荷载，获得不同参数下桥梁下部结构刚度退化曲线、滞回曲线、耗能曲线、残余位移曲线、骨架曲线和破坏形态云图。往复荷载作用下，随着轴压比和纵筋强度的增大，分叉分离式异形混凝土箱梁桥下部结构水平承载能力显著增大，耗能能力略有提高，残余位移略有增加，变形能力持续增强，桥墩整体受拉、受压损伤略有减小，损伤范围小幅度减少。
作者：	张继宇
专业：	交通运输工程
导师：	任瑞波
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东建筑大学
学位年度：	2022