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原文传递桥梁双柱及三柱墩抗震性能分析

论文题名：	桥梁双柱及三柱墩抗震性能分析
关键词：	双柱墩;三柱墩;桥梁抗震;抗震性能;数值模拟
摘要：	桥梁排架墩在一般的高速公路大桥和高架桥上都比较普遍，其下部结构中多采用双柱式、多柱式排架墩形式。地震作用下排架墩承受复杂的弯-剪-轴力耦合作用，历次地震中均破坏严重。本文通过数值模拟手段，研究了不规则双柱墩和三柱墩的抗震性能。对不规则双柱墩，提出了将矮墩设计为摇摆-自复位形式的混合抗震体系；另外关注了带系梁三柱排架墩的抗震特性。本文的主要内容和认识包括：　　1.论文通过检索国内外文献，介绍了目前排架式桥墩抗震性能研究进展，总结了国内外关于摇摆-自复位结构体系的发展过程、试验研究、数值分析、实际工程应用等的进展。　　2.基于OpenSees数值分析平台，提出桥墩抗震数值分析的建模方法，并根据现有实验结果，证明了建模方法的正确性，为后续研究双柱及三柱墩抗震性能提供了可信的手段。　　3.对于两墩高差异较大的不规则双柱墩，提出采用混合抗震体系的理念，矮墩采用摇摆-自复位结构以减轻其地震损伤，高墩仍等同现浇。为验证该体系抗震性能优势，建立了采用混合抗震体系的不规则双柱墩抗震数值分析模型，并与普通双柱排架墩的抗震性能进行对比；完成了两种双柱墩的拟静力和动力时程分析。结果表明：矮墩处采用摇摆设计的方法，可以有效降低矮墩的侧向刚度和承受的地震力；在地震作用下，高墩起到补偿矮墩受力作用，使结构受力分配更为合理；虽然采用混合抗震体系使不规则双柱墩变形有所增加，同时也增大高墩的损伤，但桥墩残余位移却小很多，有效避免了不规则双柱墩发生剪切破坏的风险，提高了其抗震性能。　　4.利用数值分析手段研究了三柱排架墩的抗震性能，分析了各桥墩轴压比、滞回曲线、塑性铰形成过程、截面曲率延性系数等指标。研究表明：边柱墩轴压比变化明显，变化幅度达36.3%；设置系梁使三柱排架墩水平承载力提高了65.0%，对三柱墩进行单向加载时系梁最先出现塑性铰；设置系梁的三柱墩，其边墩截面曲率延性系数、最大位移角、残余位移角比不带系梁三柱墩的反应都要小，系梁可有效保护墩身并消耗了一部分地震能量。
作者：	孙熠
专业：	地质工程
导师：	孙治国;刘汉勇
授予学位：	硕士
授予学位单位：	防灾科技学院
学位年度：	2022