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钢筋混凝土梁桥基于位移的抗震设计方法研究
| 论文题名： | 钢筋混凝土梁桥基于位移的抗震设计方法研究 |
| 关键词： | 钢筋混凝土梁桥;拟静力非线性分析;延性安全系数;抗震设计 |
| 摘要： | 桥梁是我国公路交通运输基础设施的重要组成部分。在各类公路桥梁中，混凝土桥梁占90%以上，其中绝大多数是梁式桥。公路桥梁在为我国经济建设发挥巨大作用的同时，也经常会遭受地震作用而发生破坏，造成巨大的经济损失。因此，公路桥梁的抗震设计非常重要。现行桥梁抗震设计规范采用的基于强度的设计方法存在一定的局限性，随着对地震破坏机理和抗震性能的认识不断深入，基于位移的抗震设计方法得到发展，将成为下一代桥梁抗震设计方法。基于位移的抗震设计方法以多地震水平下的位移为性能指标，考虑了桥梁由弹性到非线性阶段损伤的全过程。目前国内外学者对桥梁基于位移的抗震设计方法进行了大量的研究，但还有很多问题需要解决。基于此，本文对钢筋混凝土梁桥基于位移的抗震设计方法做了进一步研究。本文主要研究内容和结论如下： （1）对已有的拟静力非线性分析方法进行了阐述，分析了桥梁结构水平变形能力的计算方法，在此基础上按照等能量原理提出根据耗能构件等效阻尼比计算桥梁整体等效阻尼比的方法；最后以一钢筋混凝土连续梁桥为分析对象，以非线性动力时程分析的地震响应为基准，比较了各种拟静力分析方法计算结果的准确性。结果表明，采用本文提出的桥梁整体等效阻尼比公式计算的结果更为合理；采用能力谱法、N2法计算的桥梁纵向位移误差均小于反应谱法的结果；振型Pushover方法和适应谱Pushover方法考虑了桥梁高阶振型的影响，计算的桥梁横向位移的误差小于能力谱法；适应谱Pushover方法能够考虑加载过程中桥梁的刚度变化，大震作用下的位移计算结果更为准确。 （2）讨论了影响桥梁极限位移的因素，根据钢筋混凝土圆形墩柱试验结果，建立了极限位移的概率模型；建立了基于拟静力非线性分析的地震位移反应概率模型，进而研究了不同延性安全系数取值对桥梁抗震安全水平的影响。分析表明，桥梁墩柱极限位移随轴压比和混凝土强度的提高而减小，提高配箍率和箍筋强度能够显著提高墩柱的变形能力；随着延性安全系数的增大，桥梁抗地震倒塌的安全水平逐渐提高，按规范规定延性安全系数取2.0时，桥梁在地震作用下倒塌的概率小于25%。 （3）对直接基于位移的桥梁抗震设计方法进行了研究，按照割线刚度对墩柱剪力进行分配（现有方法近似按弹性刚度分配），提出了一种通过迭代进行设计的方法，并以一钢筋混凝土连续梁桥为例说明了本文方法的应用。算例分析表明，采用本文方法进行抗震设计迭代能够收敛，且能够更为合理地反映强烈地震作用下桥梁的非线性特征。 |
| 作者： | 张鹏 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 贡金鑫 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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