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原文传递高桥墩在强震作用下的动力响应及空间非线性分析

论文题名：	高桥墩在强震作用下的动力响应及空间非线性分析
关键词：	高桥墩;几何非线性;动力响应;瞬态分析法;地震作用;断链减灾
摘要：	强震下的桥梁稳定性分析一直是抗震领域中的突出问题，随着国家西部战略的实施，高墩桥梁以其特有的性能，跨越崇山峻岭、高原沟壑，时刻扮演着联通内外的“生命线”，对高墩桥梁抗震性能的研究具有非常重要的实践意义。桥墩作为桥梁承重的下部结构，也将扮演重要角色。本文以国家自然科学基金项目“基于灾变链式理论的多种灾害演化规律探索(50879097)”为依托，对高墩桥梁进行抗震分析。《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/TB02-02-2008)中明确规定，墩高在30m以下的桥梁为规则桥梁，设计分析可以沿用目前积累的大量震害经验及理论研究成果，墩高在30m以上为非规则桥梁，动力响应复杂，必须进行单独的设计分析。然而我国西部桥梁建设普遍超过60m，因此，对高墩桥梁必须进行单独的设计分析。本文建立高墩连续刚构桥有限元模型，墩底固结，两端设置约束，以线弹性工况和几何非线性工况为基础，分别输入横向、竖向、横+竖向二维地震激励，针对连续刚构桥的高墩部分分析其在强震作用的动力响应规律，揭示高墩的破坏机理，并通过弱势环节断链减灾机制优化桥墩的受力特点。笔者主要的研究内容和研究成果叙述如下: 　　①分析了高墩桥梁的地震响应和考虑几何非线性墩身稳定性的研究现状和发展动向。根据桥梁非线性理论，对所建78m钢筋混凝土空心高墩模型施加地震激励，分析重力二阶效应对墩身的影响，得出重力二阶效应对墩身的动力响应有放大作用; 　　②截取高墩连续刚构桥模型的对称部分，截面上施加对称约束，分别在线弹性和几何非线性状态下输入横向、竖向、横向+竖向二维激励，分6种工况进行对比分析，结果表明考虑高桥墩的大变形效应，使墩身各向位移和内力反应均增大5％左右，能更接近于墩身的真实受力情况; 　　③相比较墩身其他部位墩中核心区的内力值偏小，但变形较大，可见相当一部分变形是为了满足墩身变形的协调性，可考虑在不影响高墩刚度的前提下允许增大柔度，灵活布筋，减小自重，优选柔性墩; 　　④比较三种激励方式，竖向激励对桥墩纵、横向位移贡献不大，这与连续刚构桥模型墩底施加固定约束相关，在桥墩基础部分的设计时，强化桩—土的整体性，减弱竖向激励的贡献率; 　　⑤各种激励下，桥墩纵、横向位移变化趋势不一致，横向位移沿墩高逐渐增加，正向纵桥位移在墩中上部最大，负向纵桥位移在墩中下部最大，这与墩身纵、横向刚度相关，墩底核心区受力集度大，几乎不发生变形，将首先出现塑性铰，其次墩顶核心区受到上部结构的作用，也将会出现塑性铰，最后外力逐渐向墩中核心区集中，约束墩中部的变形，最终形成第三个塑性铰。
作者：	郭宜强
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	肖盛燮
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文