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基于改进Bouc-Wen模型的高墩刚构桥非线性抗震分析
| 论文题名： | 基于改进Bouc-Wen模型的高墩刚构桥非线性抗震分析 |
| 关键词： | 刚构桥;高墩结构;抗震分析;Bouc-Wen模型;非线性地震响应 |
| 摘要： | 高墩刚构桥被广泛应用于深山峡谷环境，且墩身质量大，具有较大的长细比和轴压比，其抗震性能受高阶振型的影响较为显著。本文以强震作用下的高墩刚构桥的抗震性能为对象，研究了考虑墩柱滞回特性和退化行为的高墩刚构桥非线性模型的构建方法，针对刚构桥模型进行强震下IDA分析和易损性分析，研究高墩刚构桥非线性地震响应和损伤特性。主要内容如下： （1）建立能体现强震时墩身滞回特性和退化行为的高墩刚构桥非线性模型技术。基于考虑强度退化、刚度退化和捏拢效应的改进Bouc-Wen模型来描述结构的滞回特性，构建具有非线性本构的梁柱单元和抗震体系，并用空间状态方程表达，采用Matlab软件实现抗震体系仿真分析；探讨了滞回参数对单元本构的影响，作为非线性模型参数分析的依据。 （2）研究了高墩单墩的地震响应规律。建立不同墩高的单墩模型，探究受高阶模态影响的非线性响应和塑性分布；对比分析单自由度和多自由度模型对高墩地震响应的影响，定量分析高阶模态对墩柱地震响应的贡献程度；并分析滞回参数对高墩响应和高阶模态贡献的影响规律性。结果表明，高阶模态贡献程度与墩高和地震动激励强度相关，90m墩在极限状态时高阶模态贡献率超过50%。 （3）建立考虑墩身滞回和退化行为的高墩刚构桥模型，基于IDA分析探究了各墩柱损伤分布和损伤程度，揭示了各墩墩身曲率、位移和内力分布特征；通过墩身转角定量分析了各墩在全桥破坏过程中的演化规律；通过易损性分析不同频率成分对高墩刚构桥易损性的影响机理，并分析其影响因素。结果表明，当输入低频成分较多时，桥墩的基础模态贡献被增强，墩底响应值增大，以墩底曲率为损伤指标的刚构桥损伤超越概率增大。 |
| 作者： | 董伟英 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 文永奎 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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