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原文传递典型非规则梁桥抗震设计理论

论文题名：	典型非规则梁桥抗震设计理论
关键词：	非规则梁桥;基于位移的抗震设计;地震位移;地震反应;推倒分析;连续梁桥;分析方法;低墩;反应特点;多自由度体系;桥梁;弹塑性;位移准则;设计方法;屈服;改善;地震损伤;地震破坏;思路;桥台
摘要：	连续梁桥是目前采用最多的桥型之一，它们之中，相当一部分为非规则梁桥。非规则梁桥的地震反应复杂，也相对较容易发生地震破坏，需要进行基于位移的简化抗震设计，来降低此类桥梁的地震破坏风险。　　连续梁桥之中，除了规则梁桥(其定义需要满足比较苛刻的条件)之外，便是非规则梁桥。非规则梁桥实质上包含了规模庞大的多种连续梁桥，它们的地震反应特点并不相同，寻找通用的基于位移的简化抗震设计方法，则比较困难。本文从另一种思路出发，根据不同非规则梁桥的特点，首先将非规则梁桥分为不同的种类，然后对每一类非规则梁桥单独研究，确定合适的基于位移的简化抗震设计方法。本文正是在这一思路的前提下，针对结构地震反应特点类似、同时比较常见的一类非规则梁桥，通过采用理论分析和有限元程序计算方法，对此类桥梁横桥向的抗震设计展开研究，研究重点在于抗震设计过程中的地震位移需求的简化预计。　　本文首先将这类非规则梁桥定义为本文的研究对象--典型非规则梁桥；然后研究了此类桥梁的地震反应特点，确定了它们的地震反应缺陷；接着进行了概念设计分析，建议了几种改进措施来改善此类桥梁的地震反应缺陷；最后研究了如何简化预计非规则梁桥的地震位移需求的3种方法，并提出了相应的基于位移的简化抗震设计过程。主要得到以下结论：　　 (1)非规则梁桥的地震损伤总是向低墩集中，如何防止低墩破坏是非规则梁桥抗震设计的关键。　　 (2)通过合理地改变结构体系的构造措施，可以有效改善非规则梁桥的抗震性能：①桥台处采用双向滑动摩擦支座和弹塑性挡块，通过调节弹塑性挡块的屈服力大小，可以控制桥台的地震内力大小，防止桥台破坏，同时控制连续梁桥的地震位移反应，减小桥墩在地震下的损伤；②在低墩处采用减隔震支座，可以有效减小低墩的地震损伤；③在低墩处设置相对柔性支座，在低墩屈服之前，可以有效改善低墩的受力性能。　　 (3)对于多模态推倒分析方法(MPA)，由于它的理论基础忽略了结构屈服后振型间的耦合作用，一般的MPA方法并不适用于屈服程度相对较大的非规则梁桥。在保持MPA方法基本思路的前提下，通过选择合理的结构位移参考点、能力谱曲线形式等，可以有效改善MPA方法的计算精度，从而使MPA方法能够有效预计非规则梁桥的地震位移需求。　　 (4)定义了多自由度体系等位移准则。对于满足多自由度体系等位移准则的非规则梁桥，可以采用相对简单的弹性分析方法(如弹性反应谱分析)，近似计算结构在地震作用下的弹塑性位移需求，较大程度上简化了桥梁结构的地震位移需求的预计，进而简化了非规则梁桥的基于位移的抗震设计。　　 (5)针对一类对称分布的表面上比较规则的非规则梁桥，提出了反应谱荷载推倒分析方法。与多模态推倒分析方法相比，本方法仅需一次推倒分析就可以预计结构地震位移需求，本方法可以简单方便地实现非规则梁桥的基于位移的简化抗震设计。
作者：	魏标
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	李建中
授予学位：	博士
授予学位单位：	同济大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文