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基于易损性分析的空心薄壁桥墩抗震性能研究
| 论文题名： | 基于易损性分析的空心薄壁桥墩抗震性能研究 |
| 关键词： | 空心薄壁桥墩;易损性分析;抗震性能;数值模拟 |
| 摘要： | 近年来，空心薄壁桥墩因其自重轻，节约材料且抗震性能优越而被广泛应用于我国西南地区。如何确保桥梁结构在震后能够可靠安全运行，更好发挥其功能，成为工程界关注重点。针对不同截面空心系数的空心薄壁桥墩进行抗震性能研究，对减少地震的直接损失和桥梁公路网瘫痪而带来的次生灾害具有重要的意义，也能够降低地震灾害造成的经济损失。 通过文献调研，总结国内外桥梁抗震及易损性分析的研究现状，简单介绍桥梁结构抗震研究方法、破坏评估准则及损伤参数指标研究进展。为探究高宽比、配筋率和空心截面因素对其抗震性能影响，引入截面空心系数—α描述截面空心部分的影响，利用有限元软件OpenSees建立4组不同截面空心系数的空心桥墩模型，进行数值模拟分析。论文的主要研究内容主要包括以下几个方面： （1）简单介绍建模方法及材料模型，根据清华大学墩柱结构试验公布的数据，建立钢筋混凝土实心矩形墩，并进行低周往复数值模拟分析。将数值模拟结果与试验结果相对比，验证OpenSees建模方法及材料模型具有一定适用性。通过比较不同单元类型与单元划分数量的滞回曲线，验证多单元刚度法能够有效拟合墩柱结构的滞回性能。为后续空心薄壁桥墩的建模分析提供建模分析的理论依据。 （2）选用Pushover分析方法，得到四组截面空心系数分别为0.2—0.8的矩形空心桥墩的基底剪力—位移曲线，探究截面空心系数、墩高、截面空心类型及纵筋配筋率对其抗震性能的影响。研究表明，在进行空心薄壁桥墩抗震性能研究时，不仅仅要考虑墩高及纵筋配筋率的影响，还应将截面空心系数与截面空心类型影响考虑在内。综合空心桥墩的变形性能及承载能力，提出截面空心系数的建议区间。 （3）选取符合截面空心系数建议区间的空心薄壁桥墩进行增量动力分析(IDA,IncrementalDynamicAnalysis)，利用IDA曲线进行描述墩顶峰值位移与地震动强度关系。通过对比不同地震动作用下的IDA曲线，进一步分析不同截面空心系数及不同空心截面形式情况下，空心薄壁桥墩的抗震性能。研究分析发现，截面空心系数对空心墩抗震性能的影响较大。 （4）基于Pushover及IDA分析的数值模拟结果，提出考虑到截面空心系数对空心墩抗震性能影响因素的新型复合损伤指标，选取合理的截面空心系数的空心薄壁桥墩进行易损性分析，绘制易损性曲线。通过对比仅考虑墩顶位移的单一损伤参数指标，判别结合截面空心系数的空心桥墩的复合损伤参数指标的适用性和可行性。 |
| 作者： | 杨亚洲 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 王大鹏;周晨 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 苏州科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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