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大地震作用下斜腿刚构桥的安全性能研究及防屈曲支撑加固的探讨
| 论文题名： | 大地震作用下斜腿刚构桥的安全性能研究及防屈曲支撑加固的探讨 |
| 关键词： | 刚构桥;抗震性能;防屈曲支撑;受力分析;损伤情况;有限元模型 |
| 摘要： | 鉴于钢结构具有轻质、高强以及支撑框架水平刚度较大的特征，在抗震设防区域往往采用钢支撑框架以满足设计要求。但普通支撑在强震作用下存在受压屈曲的问题，并且强震时支撑的反复压曲会使震害加剧。防屈曲支撑是基于普通支撑上的改进，通过限制支撑受压屈曲，使支撑在拉压下都表现为全截面屈服。通过合理的设计，可以使防屈曲支撑在罕遇地震发生时率先屈服，利用其滞回行为消耗地震输入能量，保护主体框架结构。 本文以日本刚构桥猪落大桥为工程背景，利用TDAPⅢ有限元软件进行抗震分析，通过研究地震激励下桥梁的动力响应与抗震性能，确定了该桥的加固措施，并对比加固前后桥梁的地震响应和损伤情况，以总结防屈曲支撑在强震下的减震作用。主要研究内容和成果如下: 一、相关理论和分析方法研究。通过对比各种抗震分析方法的优劣，选择非线性时程分析法作为本文研究方法。 二、建立三维空间有限元模型。利用大型有限元分析软件TDAPⅢ，在考虑桥墩的材料非线性的基础上，采用多种单元建立猪落大桥的三维空间有限元模型。 三、基于已建立的有限元模型，计算并分析猪落大桥的动力特性，结果表明:该桥的第一阶振型为主梁对称竖弯，模态比较密集，抗扭振型出现较晚。采用瑞雷阻尼建立猪落大桥的阻尼矩阵，对如何确定阻尼系数问题进行探讨。振型选取时综合考虑振型和有效质量比。 四、通过对主桁的受力分析，明确该桥的受力特点和论文的分析重点——桥墩支撑处、左右拱脚以及“拱桥部”。通过对关键部位的弯曲、抗剪校核以及变形、滞回曲线分析总结出:“拱桥部”横耩、左右拱脚发生损伤以及P1桥墩发生弯曲破坏，桥墩的延性不足。 五、针对具体损伤情况确定采用外贴钢筋混凝土对桥墩进行加固，以及对“拱桥部”采用防屈曲支撑进行加固的方案。通过对加固后桥梁的变形和关键点的位移以及加速度对比等分析，得出防屈曲支撑发挥了良好的滞回性能，并在地震波沿横桥向激励时以其较大的变形减少了地震对桥梁的作用。 |
| 作者： | 姜中葆 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 姜柱 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 青岛理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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