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高桩承台桥梁抗震性能试验和理论研究
| 论文题名： | 高桩承台桥梁抗震性能试验和理论研究 |
| 关键词： | 高桩承台桥梁;抗震性能;大跨桥梁设计;等效嵌固模型;拟静力试验 |
| 摘要： | 高桩承台这种基础形式在我国长、大跨桥梁的设计和建设中得到了广泛应用，尽管其具有沉降量小、适应性强、施工周期短等优点，但是地震灾害调查表明，它仍然是桥梁结构体系中的地震易损构件。高桩承台基础的抗震问题涉及的影响因素复杂，现行的桥梁抗震规范又具有局限性，由于缺乏这方面的研究储备，很大程度上影响着设计者准确预测这类结构地震的损伤性态。为此本文对高桩承台桥梁的抗震性能进行了理论和试验研究，主要内容如下： (1)在查阅大量文献的基础上，对高桩承台基础在我国桥梁工程领域的应用现状、桩基础的震害调查情况、桩—土—结构相互作用的理论分析方法和试验研究现状进行了归纳总结，对结构抗震能力的主要评价方法进行了系统的回顾和总结。在此基础上确定了本文的研究思路和技术路线。 (2)对几种常用的桩—土简化分析模型的计算原理进行了介绍；并对等效嵌固模型中群桩等效嵌固长度的合理取值进行了计算分析，提出了确定高桩承台群桩等效嵌固长度的经验公式；比较了不同简化模型对高桩承台体系动力特性、推倒曲线和塑性铰产生机制的影响，提出了以截断模型作为高桩承台的合理简化模型。 (3)完成了抱箍—抗弯钢板组合式土箱和两类高桩承台基础模型的设计、制作；采用拟静力试验方法比较分析了钢筋混凝土高桩承台和钢护筒—钢筋混凝土组合桩高桩承台的破坏形态、塑性铰产生机制、力—位移滞回曲线、位移延性、刚度特性、耗能能力、粘滞阻尼比的变化规律，并根据试验结果总结了两类高桩承台体系的五级性能水平量化指标，为定量评价钢护筒对钢筋混凝土桩抗震能力的提高程度提供了试验数据。 (4)以OpenSees为计算平台，引入Park—Ang双参数损伤指标，建立了弹塑性纤维单元计算模型完成了试验的全过程仿真分析；通过变参数的Pushover分析总结了桩基主筋配筋率、体积配箍率、钢护筒含钢率、砂土内摩擦角、砂土有效容重、轴压比、侧向力分布模式等参数对高桩承台体系能力曲线的影响规律；选取了5条二类场地地震动记录，对体系进行了IDA分析，然后对高桩承台体系采用两点加载模式进行了Pushover分析，验证了这种新的加载模式用于高桩承台能力评价的可靠性。 (5)选取了一座典型的高桩承台索支承体系桥梁进行纵、横向地震动输入，详细介绍了采用能力/需求比方法判断高桩承台体系桥梁可能的破坏顺序和易损部位的评价；最后从减小地震需求和增强构件自身能力的角度出发提出了采取防冲刷措施、设置粘滞阻尼器和桩顶设置钢护筒这三种措施来改善高桩承台基础的抗震性能。 |
| 作者： | 周敉 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 袁万城 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 同济大学土木工程学院 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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