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原文传递基于性能抗震设计理论的桥梁结构性能量化指标研究

论文题名：	基于性能抗震设计理论的桥梁结构性能量化指标研究
关键词：	桥梁结构;性能抗震设计;量化指标;破坏模式;钢筋混凝土桥墩
摘要：	随着人们对历次震害的深刻认识，基于性能的抗震设计思想被广泛认可，对其研究已成为当前地震工程界的热点。该理论的特点在于以提高结构的抗震性能为目标，要求结构在未来地震作用下具有可预见的抗震性能。我国最新颁布的桥梁抗震规范中虽有关于性能设计的规定，但仅仅是从概念意义上的考虑所得，缺乏深入的理论分析和可操作的实施步骤。本文重点对钢筋混凝土桥墩破坏模式和性能指标的量化进行研究。研究工作主要涉及以下几个方面：　　 1.以《公路桥梁抗震设计细则》（简称08细则）为基础，从基于性能抗震设计角度，通过与Eurocode8在抗震设防目标、抗震设防分类、场地类别、反应谱及地震作用、延性抗震构造和保证桥梁整体性连接方面的分析研究，结果表明08细则与Eurocode8在抗震设防目标、抗震设防分类和反应谱方面具有相似性；两者在地震力折减方面有很大不同；指出08细则存在与性能有关的设计参数（性能指标）选择不适当、地震作用水准相对单一和减、隔震、耗能设计难以实际操作及采用不同地震力折减方式的不足。　　 2.分析钢筋混凝土桥墩的破坏特点和破坏模式，应用数理统计方法研究国内外钢筋混凝土桥墩抗震试验结果，基于桥墩抗剪需求和能力关系，对混凝土强度、纵筋配筋率、体积配箍率、p1fy/fc’、pvfyv/fc’、轴压比、剪跨比(a/ho)和箍筋间距与桥墩截面有效高度之比（s/ho）进行双参数相关分析和偏相关分析确定各因素与桥墩塑性铰区抗剪需求与能力比值的相关程度，提出了弯曲破坏、弯剪破坏和剪切破坏模式的量化方法；鉴于实际工程中弯剪破坏模式难于界定，提出F和S区破坏模式分类方法，该分类方法与弯曲破坏钢筋混凝土圆形截面桥墩试验结果吻合较好。　　 3.针对08细则中，不倒塌和限制破坏性能水平相对单一问题，结合钢筋混凝土桥墩的破坏特点和桥梁结构基于性能抗震设计的需要，提出钢筋混凝土桥墩“五档”性能水平，从社会经济和震后调查角度，建立了性能水平决策和量化标准；应用数理统计方法研究国内外弯曲破坏钢筋混凝土圆形截面桥墩抗震试验结果，建立了对应于“五档”性能水平的位移角量化指标，并与新西兰、日本和美国加州抗震设计规范中的相关规定进行比较，表明该量化指标是合理的。　　 4.针对08细则中，E1和E2地震作用水平的超越概率相差较大的现状，提出E1'和E2'地震的概念，形成了“四水准”的地震设防；结合桥梁结构的“五档”性能水平和四个地震作用水平，建立了17个结构抗震性能指标和“四水准”的抗震设防目标，形成了桥梁结构对应于不同抗震设防目标的构件性能水准，完善了桥梁结构基于性能抗震设计方法的基本框架。　　 5.鉴于损伤分析在基于性能抗震设计的重要性，在Kunnath钢筋混凝土桥墩试验研究的基础上，对8种典型的地震损伤模型进行研究，指出不同损伤模型确定的损伤指数差异较大，损伤指数发展趋势与实际试验中破坏程度不能很好对应；Park&Ang模型与试验符合较好；等效延性准则考虑了低周疲劳效应，概念简单、应用方便。
作者：	陆本燕
专业：	结构工程
导师：	刘伯权
授予学位：	博士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文