[博士]基于性能的大跨斜拉橋地震易損性分析

內(nèi)容簡介

　　[博士]基于性能的大跨斜拉橋地震易損性分析　　學科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：同濟大學　　學位年度：2008　　 512汶川地震為我們敲響了警鐘：地震是現(xiàn)代交通生命線必須考慮的風險因素。交通線上的重要橋梁一大跨斜拉橋?qū)儆诘湫偷姆且?guī)則橋梁，超出了現(xiàn)有國內(nèi)外抗震設(shè)計規(guī)范的應用范圍，近年來形成了對單體斜拉橋進行抗震專題研究的科研導向。這種方法不免囿于個體認識，無法從宏觀上了解一類斜拉橋在高強度地震動下的群體地震損傷特征。基于此背景，結(jié)合我國在建大跨斜拉橋的結(jié)構(gòu)特點，以典型大跨斜拉橋為研究對象，本文進行了縱橋向、橫橋向地震輸入下的地震易損性分析，主要內(nèi)容如下：　　 (1)在查閱大量文獻的基礎(chǔ)上，對地震易損性的研究方法進行了歸納總結(jié)，對大跨斜拉橋需要解決的研究專題進行了分類梳理：總結(jié)了易損性分析的主要方法、分析了高塔結(jié)構(gòu)的合理損傷指標。在此基礎(chǔ)上確定了本文的研究思路和技術(shù)路線。　　 (2)提出了以材料應變計算的截面曲率水平作為斜拉橋塔、墩、樁的損傷指標，以不同的位移狀態(tài)定義支座或連接裝置的損傷指標?！　? (3)采用非線性纖維梁柱單元建立了縱橋向單塔簡化模型，進而建立斜拉橋半橋分析模型(斜拉橋的主塔、輔助墩、過渡墩、樁基等構(gòu)件采用了精細的纖維單元模型，在計算中考慮了線性、非線性單元的P一△效應)?！　? (4)通過對主塔進行增量動力分析，探討了主塔從屈服到破壞的過程。應用標定的曲率損傷指標，對主塔的四種損傷狀態(tài)進行了概率性評估。在此基礎(chǔ)上，探討了斜拉橋主塔的延性性能?！　? (5)選擇了遠場I類、III類場地各20條地震波，對縱橋向飄浮體系、縱橋向阻尼器連接體系斜拉橋進行了增量動力分析，分析了塔、墩和樁基礎(chǔ)在不同地震強度水平下對應于四種損傷狀態(tài)的超越概率。在此基礎(chǔ)上得出了各構(gòu)件的易損性曲線，分析了斜拉橋各構(gòu)件損傷超越概率之問的相對大小，探討了斜拉橋縱橋向的地震易損性。　　 (6)在橫橋向地震輸入下，考慮到主引橋耦聯(lián)性和引橋非線性影響，在半橋模型的一側(cè)追加了引橋模型。采用III類場地20條地震波，對橫橋向塔一梁固結(jié)、墩一梁固結(jié)斜拉橋進行了增量動力分析，分析了塔、墩和樁基礎(chǔ)在不同地震強度水平下對應于四種損傷狀態(tài)的超越概率。在此基礎(chǔ)上得出了各構(gòu)件的易損性曲線，分析了斜拉橋各構(gòu)件損傷超越概率之間的相對大小，探討了斜拉橋橫橋向的地震易損性。在此基礎(chǔ)上探討了橫橋向墩一梁之間采用FPS支座對各構(gòu)件關(guān)鍵截面損傷超越概率的影響?！　? 研究表明，倒Y型主塔的易損部位主要集中在下塔底、中塔底、中塔頂三個部位；場地效應對結(jié)構(gòu)的易損性有較大影響，III類場地斜拉橋各構(gòu)件的損傷超越概率遠高于I類場地；在主塔、輔助墩、過渡墩縱橋向設(shè)置阻尼器能有效的減小輔助墩、過渡墩支座的損傷超越概率；在輔助墩、過渡墩橫橋向設(shè)置FPS支座并不能減小輔助墩、過渡墩的損傷超越概率。

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