钢箱梁斜拉桥抗震能力评估方法研究

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钢箱梁斜拉桥是现代大跨径斜拉桥的发展趋势。因此,开展钢箱梁斜拉桥进行抗震能力评估方法及其震害评价研究,对该类桥梁抗震设计和灾后的结构破坏评估与加固具有重要意义。本文基于结构屈服强度与延性的抗震评估理念,根据不同构件单元破坏模式进行小震反应下的破坏强度及其延性的计算。围绕结构抗震能力的计算和地震损伤破坏下的震害评价,进行钢箱梁斜拉桥的抗震能力评估,提出了钢箱梁斜拉桥抗震能力评估方法。论文的主要内容如下:1.结构构件的屈服强度计算主要按照现行规范计算,结构的延性计算依据其力学性能指标进行求解。在计算中,对钢筋混凝土箱形截面强度计算公式和钢箱梁、群桩基础及支座的延性计算公式进行了合理推导。在结构延性求解中,钢箱梁部件以纯弯作用下的极限弯矩与屈服弯矩之比求取其延性比,基础部件以最不利单桩的延性作为基础整体的延性、支座部件以橡胶剪切变形的极限位移与屈服位移之比计算其延性比。2.钢箱梁斜拉桥抗震能力评估方法原理是:首先采用有限元软件计算结构构件单元在短期效应组合S和小震作用(0.05g)下的内力继而求解破坏加速度系数α,然后根据构件的延性能力计算容许延性容量Ra,再依据结构的自振周期、场地类型确定结构系统地震力折减系数F。最后,由破坏加速度系数α、地震力折减系数Fu和小震作用下的地面运动加速度ag得到各构件的抵抗地面运动的最大加速度A。加权计算各部件的A,综合各部件最小的A作为钢箱梁斜拉桥整桥的抗震能力。3.采用变权综合层次分析法(AHP)计算钢箱梁斜拉桥各部件的权重及整桥地震损伤破坏指数。参照抗震结构的破坏准则及本文桥梁抗震能力评估方法的特点,提出了钢箱梁斜拉桥的破坏模型,并依据《中国地震烈度表》(GB/T17742-2008)提出了钢箱梁斜拉桥震害的评价标准。由结构抗震能力和震害的评估结果可有效找到结构的抗震薄弱处及其破坏程度。4.对某钢箱梁斜拉桥进行抗震能力评估,评估结果表明:该评估方法简单可行,能定量评估桥梁的抗震能力,定性分析桥梁的震害情况。
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