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近断层地震动下可更换构件铁路高墩抗震性能研究
| 论文题名： | 近断层地震动下可更换构件铁路高墩抗震性能研究 |
| 关键词： | 铁路高墩;可更换构件;损伤演化;抗震性能;近断层地震 |
| 摘要： | 传统高墩基于延性设计理念，允许结构通过塑性变形耗散地震能量，震后结构所产生的损伤和残余位移难以修复，致使其丧失使用功能，灾后拆除重建将耗时耗力且交通中断。随着可恢复功能防震理念的提出，基于强震作用下主体结构无损伤或低损伤，次要构件可更换或可修复的设计思想，通过在结构体系中设置可更换构件，集中结构塑性损伤，达到震后可快速修复的目的。本文针对一种具有可更换构件的新型铁路高墩结构，通过增量动力分析(IDA)模拟可更换构件铁路高墩结构的损伤演化过程，揭示其地震损伤机理，采用易损性分析方法对结构进行基于概率性的抗震性能评估。本文的主要研究工作如下： （1）可恢复功能防震结构综述。阐述了可恢复功能防震结构的基本概念，总结了摇摆结构体系、自复位结构体系与可更换构件结构体系的工作机制、设计方法及最新研究成果，对国内外在可恢复功能防震结构上的工程应用进行了介绍。 （2）可更换构件高墩结构设计思想及动力分析模型的建立。基于强震下主要构件无损伤或低损伤，次要构件可更换或可修复的设计思想，对纵目沟特大桥柱-板式桥墩结构进行再设计，使其成为具有可更换构件的高墩结构，借助OpenSees平台建立了可更换构件高墩结构的动力分析模型。 （3）可更换构件高墩结构的易损性分析。确定可更换构件高墩结构的材料应变为损伤指标，峰值加速度(PGA)为地震动强度指标，逐一输入357条近场地震动进行IDA分析，确定高墩结构的易损位置，并结合所定义的极限状态，建立易损性曲线。 （4）可更换构件高墩结构损伤机理研究。基于IDA分析结果，绘制易损构件的IDA曲线簇，通过对IDA曲线簇进行数据处理，得到易损构件的16%、50%及84%分位IDA曲线，以此对可更换构件高墩结构进行结构损伤分析，并探讨结构的损伤演化过程。 （5）可更换构件高墩结构抗震性能评估。基于大量非线性动力分析结果，采用能力需求比模型的曲线拟合法，直接将结构动力时程分析得到的地震需求与某极限状态相应的损伤指标相比，再将其与PGA绘制于对数正态坐标系下，并运用最小二乘法进行曲线拟合，最后将拟合系数代入地震需求概率模型，建立易损性曲线，从概率角度对可更换构件高墩结构进行抗震性能评估。 |
| 作者： | 高泽亮 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 夏修身 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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