【摘要】：橋梁作為地震中重要的交通設(shè)施,隨著抗震研究的進步,過去延性橋墩設(shè)計方法的缺點日漸凸顯,社會對橋墩在震中、震后的性能提出了更高的要求。國外對基于性能的抗震設(shè)計方法已經(jīng)研究二十多年,目前已是橋梁抗震領(lǐng)域的研究熱點。同時,在國內(nèi)外,自復(fù)位橋墩以具有自復(fù)位功能和殘余變形小的特點受到廣泛關(guān)注和研究。本文對一些自復(fù)位橋墩結(jié)構(gòu)進行總結(jié),并對其進行改進和研究。具體研究內(nèi)容和成果如下:第一,分析傳統(tǒng)延性橋墩在抗震方面的弊端,主要存在抗震性能低,損壞嚴(yán)重,殘余變形大的問題,然后介紹自復(fù)位橋墩結(jié)構(gòu)的發(fā)展形式,總結(jié)其工作機理:自復(fù)位橋墩依靠墩柱的轉(zhuǎn)動保護結(jié)構(gòu),依靠耗能鋼筋消耗地震能量,依靠自復(fù)位預(yù)應(yīng)力鋼筋和自重使結(jié)構(gòu)回復(fù)原來狀態(tài),具有自復(fù)位、殘余位移小的特點。第二,闡述自復(fù)位橋墩的組成,主要從墩柱底座、承重構(gòu)件、自復(fù)位構(gòu)件、耗能構(gòu)件、橋墩和承臺的接頭五個方面對其介紹,然后總結(jié)國內(nèi)外關(guān)于自復(fù)位橋墩的研究,主要從理論研究和數(shù)值模擬研究出發(fā),并對橋梁地震反應(yīng)分析方法和抗震設(shè)計思想的發(fā)展進行總結(jié)和闡述。第三,針對改進后結(jié)構(gòu)的特點和工作機理,進行自復(fù)位單柱橋墩力學(xué)公式的推導(dǎo),抗彎性能M(θ)由墩柱自重M_G、自復(fù)位預(yù)應(yīng)力鋼筋M_p、耗能鋼筋M_h三部分組成,并根據(jù)各階段的特點提出提高抗傾覆性和抗側(cè)移性的因素,再結(jié)合材料力學(xué)闡述各構(gòu)件的設(shè)計方法。第四,利用OpenSEES建立基于纖維梁的自復(fù)位單柱橋墩,對其施加擬靜力往復(fù)荷載,得出關(guān)于墩頂位移和墩底剪力的“旗幟形”滯回曲線,基本驗證了自復(fù)位構(gòu)件和耗能構(gòu)件“并聯(lián)”結(jié)合的假設(shè),“旗幟形”滯回曲線也反映了自復(fù)位橋墩殘余變形小,具有自復(fù)位功能的特點。利用控制變量法改變各構(gòu)件參數(shù)進行數(shù)值模擬分析,總結(jié)其規(guī)律并展開主要流程的設(shè)計計算,包括墩柱截面的設(shè)計、耗能構(gòu)件和預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的面積和長度、嵌入式接頭的抗剪設(shè)計、底座的抗彎截面設(shè)計。第五,根據(jù)規(guī)范選擇合理的三條地震波進行時程反應(yīng)分析,結(jié)果表明,基本滿足Δ≤Δ_d=3%H_Z的性能預(yù)設(shè)要求,且在地震波后半段,自復(fù)位橋墩的墩頂殘余位移均較小。說明自復(fù)位橋墩具有比傳統(tǒng)橋墩較優(yōu)良的性能。本文主要的創(chuàng)新點是合理增加墩柱底座,使其具有更強的抗傾覆能力、抗側(cè)移能力和自復(fù)位能力。研究表明:在地震荷載作用下,自復(fù)位單柱橋墩較延性橋墩具有損傷小、殘余變形小,可以自復(fù)位的特點,且根據(jù)本文提出的初步設(shè)計原理方法設(shè)計的自復(fù)位單柱橋墩具有可靠性。
【圖文】：

第 1 章 緒 論種地殼突發(fā)的自然災(zāi)害，往往會釋放強大的能量，對地面和地下。而我國地域廣闊，屬于地震多發(fā)地區(qū)，到目前記載發(fā)生的大部在人口密集的中國一旦發(fā)生地震，其造成的生命財產(chǎn)損失是巨大后，橋梁作為交通系統(tǒng)重要的一部分，在逃生和救助工作中擔(dān)任2008 年汶川地震發(fā)生后，社會和工程界對橋梁的抗震性能提出了

殘余變形小的特點。但是，一方面如圖的自復(fù)位橋墩結(jié)構(gòu)底部容易發(fā)生應(yīng)力集中，墩柱底部混凝土出現(xiàn)壓潰現(xiàn)象，仍會造成局部的塑性變形，影響結(jié)構(gòu)的性能；另一方面，墩柱的轉(zhuǎn)動角度會因為墩柱底部的塑性變形變得難以控制，且在清華大學(xué)郭佳[5]等人的試驗發(fā)現(xiàn)，，墩底出現(xiàn)不可忽略的水平位移，一定程度上改變了傳力路徑，且圖中結(jié)構(gòu)耗能能力沒有充分發(fā)揮，滯回曲線不夠飽滿。本文對圖 1-2（C）結(jié)構(gòu)形式進行了改造，在此基礎(chǔ)上著重研究單柱橋墩的主要性能。
【學(xué)位授予單位】：北京建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U442.55;U443.22

【參考文獻】

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本文編號：2628776