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原文传递桥梁在地震作用下损伤破坏和倒塌机理研究

论文题名：	桥梁在地震作用下损伤破坏和倒塌机理研究
关键词：	桥梁;地震作用;损伤破坏机理;下承式钢管混凝土拱桥;地震破坏准则;抗震能力;破坏指标;能力评估;材料模型;加速度;地面运动;有限元软件;连续刚构桥;强度和延性;显性分析;破坏模式;杆件;钢管混凝土拱肋;综合评估系统;钢筋混凝土
摘要：	钢管混凝土拱桥和刚构桥在我国的公路交通和城市交通中的建设比较多，其在强烈地震作用下，可能会产生严重的破坏甚至倒塌，给国家和人民造成巨大的经济损失和人员伤亡，所以桥梁地震损伤破坏倒塌机理和抗震能力评估方法的研究具有重要的理论意义和使用价值。本文以有限元软件为工具，采用数值分析和理论研究相结合的方法，对钢管混凝土拱桥和刚构桥的抗震能力、倒塌机理、地震破坏评估理论和方法开展了研究，主要包括以下几个方面的内容：　　 1.根据钢管混凝土拱桥的力学性能和结构特点，确定钢管混凝土拱桥各部件如钢管混凝土拱肋弦杆、腹杆、横向联系、吊杆、吊杆横梁以及桥面纵梁等部分的破坏模式，求出比例极限和强度极限以及相应的变形值。　　 2.基于强度和延性理念，提出钢管混凝土拱桥抗震能力评估的新方法，以有限元软件为工具进行结构分析，求出小震作用（六度）、重力代表值作用各部件杆件内力，并根据破坏模式计算破坏强度，求出结构加速度系数αc，通过延性比计算延性容量，根据延性容量得出地震作用折减系数Fu，最后得出结构抵抗地面运动加速度，即钢管混凝土拱桥的抗震能力。　　 3.以广西境内的隆安花周大桥（129米单圆管钢管混凝土拱桥为例），对其拱肋进行抗震能力评估，得出该桥抵抗最大地面运动加速度为0.22g，即能抵抗8度地震，满足抗震设防的要求。　　 4.在钢管混凝土拱桥各部件破坏模型的基础上，研究了地震破坏准则，根据各部件的特点分别建立了地震破坏评估模型，得出相应的破坏评估指标，最后综合成整桥的地震破坏指标。　　 5.基于模糊理论的基础上，利用层次分析法建立了钢管混凝土拱桥地震破坏的模糊综合评估系统。以各部件的杆件的地震破坏指标为底层指标，各部件的地震破坏指标为中间层指标，整桥的地震破坏指标为目标层。　　 6.以广西境内的南宁永和大桥（346米下承式钢管混凝土桁式拱桥）为例，对其各部分杆件的抗震能力和地震破坏指标进行分析，最终得出该桥能够抵抗0.677g的地面运动加速度，在9度地震作用下，整桥的地震破坏指数为0.134，部分杆件进入屈服状态，经过维修后可以正常使用。　　 7.介绍了动力显性分析程序LS-DYNA，以及用以分析钢筋混凝土的材料模型mooth or continuous surface cap模型和分析钢材和混凝土的材料模型各项同性随动强化模型，采用显性分析对高墩混凝土连续刚构桥和下承式钢管混凝土拱桥在强震作用下的损伤破坏机理和倒塌模式进行研究。
作者：	谢开仲
专业：	桥梁工程
导师：	孙利民
授予学位：	博士后
授予学位单位：	同济大学(上海)
学位年度：	2010
正文语种：	中文