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原文传递采用预应力节段拼装桥墩的连续梁桥地震损伤评估

论文题名：	采用预应力节段拼装桥墩的连续梁桥地震损伤评估
关键词：	连续梁桥;预应力节段拼装桥墩;地震损伤评估;模糊综合评价法
摘要：	预制拼装技术由于具有施工便捷、环境影响小等优点，近年来已被广泛应用于桥梁的施工建设。预制拼装桥墩在地震作用下的损伤机制比较复杂且与连接方式密切相关，因此其抗震设计理论还不成熟。本文首先以具有良好自复位能力的预应力节段拼装桥墩为研究对象，开展拟静力试验研究其地震损伤机制，在此基础上提出定量评估其地震损伤的改进 Park-Ang 模型。然后对预应力节段墩连续梁桥的地震损伤评估开展研究，提出基于模糊综合评价法的桥梁系统损伤分析方法并将该方法用于连续梁桥的地震易损性分析中。本文主要研究内容如下：　　（1）通过开展2个桥墩的拟静力试验，以对比的方法对预应力节段拼装桥墩的地震损伤机制开展研究，主要包括：损伤形成的宏观现象、主要损伤区域、损伤发展历程、极限破坏状态和损伤等级的划分。　　（2）根据预应力节段拼装桥墩的损伤机制改进Park-Ang损伤模型，通过数值模拟确定了改进模型中关键的组合系数的经验公式，结合已有试验验证了改进模型的可靠性和适用性。　　（3）根据连续梁桥的系统损伤组成，确定关键构件桥墩、支座和桥台的归一化损伤指数。明确连续梁桥的损伤因素集、损伤评价集及隶属度函数的主要内容，在此基础上运用模糊综合评价法建立桥梁系统易损性曲线。通过桥梁算例分析，将该方法得到的易损性曲线与一阶界限法进行对比。　　（4）对采用预应力节段拼装桥墩的连续梁桥开展研究，通过Opensees建立三跨连续梁桥有限元模型并运用增量动力分析（IDA）得到其地震响应。在此基础上建立其系统易损性曲线，并与整体现浇墩连续梁桥进行对比。设计数值仿真试验，对预应力节段拼装桥墩4个可能的损伤影响因素进行参数敏感性分析。　　本文主要结论如下：　　（1）预应力节段拼装桥墩的地震损伤机制与整体现浇桥墩存在显著差别，主要体现在损伤集中区域、损伤发展的历程和最终的极限损伤状态。根据试验现象和相关损伤指标对预应力节段拼装桥墩的损伤等级进行了定性和定量的划分。　　（2）基于残余位移和有效滞回耗能改进的Park-Ang损伤模型能有效评估预应力节段拼装桥墩的地震损伤，DI曲线反映的损伤发展历程与试验相符。　　（3）通过模糊综合评价法将桥梁各构件的损伤集合并量化为模糊损伤向量，以此建立的桥梁系统易损性曲线大致位于一阶界限法的上下界区间内。　　（4）与整体现浇桥墩相比，预应力节段墩连续梁桥在地震动强度较小时轻微损伤和中等损伤的超越概率更高，而在地震动强度较大时完全损伤的超越概率更低。适当增加预应力钢筋配筋率和节段配箍率可以有效减少预应力节段墩连续梁桥的地震损伤。
作者：	李宇豪
专业：	建筑与土木工程
导师：	张于晔;王长松
授予学位：	硕士
授予学位单位：	南京理工大学
学位年度：	2022