近場(chǎng)地震作用下橋梁結(jié)構(gòu)基于位移抗震設(shè)計(jì)方法

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1、韭塞奎塑查蘭塑主蘭垡望蘭一．立：!：!!蘭摘要本文重點(diǎn)研究了脈沖型近震作用下鋼筋混凝土橋墩的非彈性響應(yīng)分析以及考慮近震作用的非彈性位移設(shè)計(jì)譜和性能需求譜的建立，并研究了近震作用’卜單墩和連續(xù)粱橋以及隔震連續(xù)粱橋基丁-位移的抗震設(shè)計(jì)方法，主要研究工作如下：(1)研究有效模擬脈沖型近震地面運(yùn)動(dòng)的等效速度脈沖模犁，給出了等效脈沖強(qiáng)度和脈沖特征周期的確定方法，并用實(shí)際近震記錄進(jìn)行檢驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)單自由度結(jié)構(gòu)在脈沖型近震記錄及其等效脈沖作用下結(jié)構(gòu)的位移延性需求、菲彈性位移比、強(qiáng)度折減系數(shù)等隨結(jié)構(gòu)基底剪力系數(shù)、自振周期、自振周期與脈沖特

2、征周期之比的變化規(guī)律進(jìn)行了研究。運(yùn)用非線性動(dòng)力時(shí)程分析方法，研究了基于正交設(shè)計(jì)法得到的構(gòu)造單墩在脈沖型近震記錄及其等效脈沖作用下的延性和地震損傷性能，并以正變?cè)O(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)的滿足現(xiàn)行部頒規(guī)范延性要求的典型鋼筋混凝土試驗(yàn)橋墩為例檢驗(yàn)了構(gòu)造單墩在脈沖型近震作片j下的非彈性響應(yīng)特點(diǎn)，同時(shí)對(duì)實(shí)際高橋墩在脈沖型近震記錄及其等效脈沖作用下的彈塑性地震響應(yīng)特性以及延性和地震損傷性能進(jìn)行了分析，并通過(guò)結(jié)構(gòu)特征參數(shù)與脈沖型近震記錄及其等效脈沖地震動(dòng)參數(shù)的關(guān)系揭示了鋼筋混凝土單墩及高橋墩在脈沖型近震作用i：的非彈性響應(yīng)特點(diǎn)及反麻規(guī)律。(23對(duì)強(qiáng)度折減系

3、數(shù)的研究進(jìn)行了回顧。利用單自由度彈塑性動(dòng)力時(shí)程分析程序，對(duì)延性結(jié)構(gòu)在大量近震記錄、多條脈沖型近震記錄及其等效脈沖作用下的強(qiáng)度折減系數(shù)進(jìn)行了計(jì)算分析，并在非線性同歸分析的基礎(chǔ)上，提出了考慮近震作用的強(qiáng)度折減系數(shù)譜以及舍理麴近震脈沖強(qiáng)度折減系數(shù)表達(dá)式。通過(guò)能量分析方法對(duì)Park-Ang雙重破壞準(zhǔn)則中反映結(jié)構(gòu)位移需求與能量需求之間的關(guān)系進(jìn)行了考慮近震作用的修正以得到計(jì)及損傷的等效延性系數(shù)。計(jì)算了與UBC97規(guī)范動(dòng)力放大系數(shù)譜相容的考慮近場(chǎng)地震作用的彈性位移設(shè)計(jì)譜，并在此基礎(chǔ)上采用回歸分析所得的強(qiáng)度折減系數(shù)和Park．Ang雙重破壞準(zhǔn)則

4、下不同破壞指標(biāo)對(duì)應(yīng)的等效延性系數(shù)，建立了相應(yīng)的考慮損傷延性的非線性位移設(shè)計(jì)譜。在實(shí)際脈沖型近震記錄及其等效脈沖的彈性位移反應(yīng)譜的基礎(chǔ)上，利用考慮近震脈沖作用的強(qiáng)度折減系數(shù)以及考慮脈沖損傷效應(yīng)的等效延性系數(shù)，建立了與之相應(yīng)的非彈性位移反應(yīng)譜。對(duì)草自由度體系在恒定強(qiáng)度折減系數(shù)下考慮近震作用的性能需求因子進(jìn)行了計(jì)算分析，并在非線性回歸分析的基礎(chǔ)上，提出了結(jié)構(gòu)的展大位移延性需求與累積塑性延性、殘余位移延性及屈服次數(shù)等性能需求因子之間的簡(jiǎn)化計(jì)算公式。對(duì)雙線性單自由度系統(tǒng)在近震作用下的殘余位移比進(jìn)行了計(jì)算分析，提出了烈線性單自由度系統(tǒng)考慮近

5、震作用的設(shè)計(jì)殘余位移比譜，并對(duì)考慮剛度退化的殘余位移分析給出了計(jì)算方法和步驟，為近震作用下以位移為基礎(chǔ)的抗震設(shè)計(jì)和抗震性能需求的評(píng)價(jià)提供必要的途徑。(3)探討了以位移為基礎(chǔ)的基于割線剛度法的迭代設(shè)計(jì)過(guò)程以及基于考慮結(jié)構(gòu)損傷延性的非線性位移反麻譜基礎(chǔ)上的迭代與非迭代設(shè)計(jì)過(guò)程，將地震設(shè)計(jì)水準(zhǔn)、破壞極限狀態(tài)、量化損傷指標(biāo)、等效延性系數(shù)、設(shè)計(jì)目標(biāo)位移等因素聯(lián)系起來(lái)用于以位移為基礎(chǔ)的抗震設(shè)計(jì)方法中。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用第j章所建立的考慮近震作用的uBc97規(guī)范位移設(shè)計(jì)譜和脈沖型近震記錄及其等效脈沖的位移反麻譜，在確定的極限狀態(tài)下，對(duì)不同墩高的

6、鋼筋混凝士橋墩進(jìn)行了以位移為基礎(chǔ)的抗震設(shè)計(jì)，并采用非彈性反應(yīng)譜法和非線性時(shí)程分析方法對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行了檢驗(yàn)。通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)例分析表明，在近震作用尤其是脈沖型近震記錄及其等效脈沖作用下對(duì)鋼筋混凝土橋墩采用割線目Ⅱ度法進(jìn)行以位移為基礎(chǔ)的抗震i殳計(jì)時(shí)關(guān)鍵在‘F選擇合適的等效阻尼以得到合理的設(shè)計(jì)結(jié)果。利用設(shè)計(jì)位移延-性與其余性能需求閃子之間的關(guān)系計(jì)算了考慮累計(jì)損傷的屈服次數(shù)，并提出了等效累積循環(huán)次數(shù)的簡(jiǎn)化計(jì)算方法，可作為近震作用F設(shè)計(jì)橋墩考慮累積損傷效應(yīng)抗震性能評(píng)價(jià)的指標(biāo)。對(duì)脈沖型近震記錄及其等效脈沖作用r以位移為基礎(chǔ)的抗震設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行了殘余

7、位移需求的檢驗(yàn)，通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)例分析表明在脈沖型近震作劇下需要考慮結(jié)構(gòu)殘余位移響應(yīng)的影響。V北京交通大學(xué)博士學(xué)位論文中文摘愛(ài)(4)探討了多自由度連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)基于常位移形狀目標(biāo)位移模式的迭代抗震設(shè)計(jì)方法，指出該方法存在的不足之處，并進(jìn)一步利用等效線性化方法將鋼筋混凝土連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為多自由度線彈性體系，采用振型反應(yīng)譜的概念考慮了多階模態(tài)效應(yīng)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)在橫向地震作用下結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響，探討r連續(xù)梁橋的上部結(jié)構(gòu)及橋墩剛度的變化對(duì)結(jié)構(gòu)橫向振動(dòng)模態(tài)質(zhì)量與模態(tài)周期的影響，并計(jì)入了橋臺(tái)的移動(dòng)變形對(duì)結(jié)構(gòu)橫向振動(dòng)響應(yīng)的作用，給出了多自由度連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)

8、考慮多階模態(tài)效庶直接基丁位移的迭代設(shè)計(jì)方法的具體設(shè)計(jì)過(guò)程及設(shè)計(jì)實(shí)例分析，并在此基礎(chǔ)上對(duì)多自由度橋梁結(jié)構(gòu)提出了一種改進(jìn)的不需要迭代且能實(shí)現(xiàn)期望設(shè)計(jì)日標(biāo)延性的基于非線性位移設(shè)計(jì)譜的簡(jiǎn)化抗震設(shè)計(jì)方法和具體設(shè)計(jì)過(guò)程。對(duì)對(duì)稱與非對(duì)稱連續(xù)梁橋在UBC97位移設(shè)計(jì)譜或脈沖型近