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中小跨径梁桥基于性能的抗震设计方法研究
| 论文题名： | 中小跨径梁桥基于性能的抗震设计方法研究 |
| 关键词： | 中小跨径梁桥;抗震设计;结构性能;板式橡胶支座 |
| 摘要： | 板式橡胶支座是我国中小跨径公路梁桥中广泛采用的支座类型，为便于施工和安装，板式橡胶支座通常直接搁置在桥墩墩顶盖梁或垫石上，支座与梁底和墩顶没有连接措施。汶川地震中采用板式橡胶支座的中小跨径公路梁桥震害以主梁移位、支座和挡块破坏为主，桥墩震害率较低。为研究中小跨径公路梁桥的震害机理和合理的抗震设计方法，本文针对采用板式橡胶支座的中小跨径梁桥结构体系，对支座在地震作用下优先发生损伤和“多道设防、分级耗能”的抗震性能设计方法开展了系统研究，主要研究内容和成果如下: 1.揭示了桥梁震害与桥梁结构体系的分布规律，发现了汶川地震中桥梁震害率较低的原因。地震作用下，采用板式橡胶支座的桥梁结构体系传力路径中断，减小了传递到下部结构的地震力，支座起到了隔震耗能的作用。在此基础上，提出了考虑板式橡胶支座摩擦滑移的中小跨径桥梁抗震设计方法。 2.首次进行了不同锚固条件下板式橡胶支座的抗震性能试验研究。试验结果表明，当板式橡胶支座上下面均锚固时，破坏形式为橡胶层撕裂，极限剪切变形可达到300％～400％，加载位移较大时，支座发生硬化现象;当板式橡胶支座锚固一面时，支座受力可分为两阶段:滑动前和滑动后，其滑移特性与支座所受的竖向荷载和支座规格有关，并且考虑摩擦滑移的板式橡胶支座与铅芯橡胶支座的耗能效果接近。在此基础上，提出了考虑摩擦滑移的板式橡胶支座的等效刚度和等效阻尼比。 3.建立了考虑摩擦滑移的板式橡胶支座-桥墩串联体系的刚度比控制方程，该方程综合考虑了轴压比、支座厚度、支座变形、桥墩及支座非线性等的影响，得出了地震作用下支座先于桥墩发生损伤的刚度比限值，并根据限位装置参数对板式橡胶支座桥梁位移控制进行了研究，确定了限位装置合理间隙的取值范围。 4.基于能量分析方法，对比分析了考虑摩擦滑移的板式橡胶支座、铅芯橡胶支座桥梁中桥墩和支座的滞回耗能，验证了考虑摩擦滑移的板式橡胶支座具有良好的抗震性能，并分析了影响桥梁抗震性能的因素;通过IDA增量时程分析研究了地震作用下不同桥梁体系中各构件的抗震性能，提出了板式橡胶支座桥梁顺桥向和横桥向合理的损伤模式。 5.采用等效线性化概念，建立了考虑摩擦滑移的板式橡胶支座-桥墩双自由度模型的位移设计方法及具有多道防线的桥梁抗震设计方法，提出了不同水准地震作用下桥梁各构件的性能目标和性能要求，并通过一算例，验证了不同水准下多道抗震防线的抗震设计方法的可行性和合理性。 |
| 作者： | 李冲 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 王克海 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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