钢筋混凝土桥直接基于位移抗震设计方法研究

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与传统的设计方法相比,基于性能的设计方法在理论和实践上的考虑都更为科学合理。性能设计的重要参数很多,不仅限于结构构件的强度,还包括地震、风反应中的位移、耗能能力等。直接基于位移的设计概念清晰,研究深入,因而得到了很大的关注。本文在已有的研究基础上,应用直接基于位移的设计思想,改进了钢筋混凝土连续梁桥目标位移的确定方法,并给出了相应的设计流程,最终给出了结构有限元分析结果作为比较。本文的结构如下:第一章为绪论。介绍了各国地震工程抗震设计的发展情况,中国抗震规范的变化;传统设计方法的基本思想、采用的原则和设计过程以及局限性;简要地介绍了直接基于位移的抗震设计方法的基本思想、采用的原则和设计过程,与传统设计方法的不同,进而引出本文的研究方向和研究内容。第二章主要针对钢筋混凝土连续梁桥目标位移的确定,提出了一种考虑材料应变、截面曲率、桥梁结构体系以及桥体结构构件连接方式的改进方法。主要介绍了采用的材料本构关系,材料应变与截面曲率的关系,塑性铰模型以及推导求解目标位移的方程。包括不同条件下纵桥向目标位移的求解方程,以及求解横桥向目标位移的建议方法。第三章主要应用第二章的内容,并参考现有的研究成果,对某一钢筋混凝土圆形截面桥墩的连续梁桥进行直接基于位移的纵桥向抗震设计。其中包括纵桥向目标位移的确定;引用延性与阻尼间的关系,构建过阻尼折减后的弹性位移谱,计算替代结构的自振周期;确定替代结构的等效刚度,拟定结构的强度需求,并给出结构构件截面的配筋量。第四章主要根据第三章的截面设计建立相应的有限元模型,并进行非线性静力分析以及弹塑性时程分析。通过非线性静力分析,根据控制截面的材料应变,估计了结构的位移能力;通过弹塑性时程分析,得出了给定峰值地面加速度情况下桥体结构的位移响应。检验结果能够满足设计要求。
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