考虑桥台-填土-结构相互作用时RC连续梁桥抗震性能研究

摘要

桥梁作为交通运输系统的生命线工程，研究其在地震作用下的抗震性能具有深远的理论和实践意义。尽管国内外学者已对中小跨径多跨连续梁桥的抗震设计方法进行了较为详细的研究，但以往对此类桥梁的抗震性能评估，一般都没有考虑桥台-填土-结构的相互作用，因此客观上有必要加强这方面的研究以促进我国桥梁抗震设计不断的完善。本课题是在“国家自然科学基金（51278183）—基于时变易损性的山区桥梁合理抗震体系研究”资助下进行的。本文针对某中小跨径连续梁桥，考虑桥台-填土-结构相互作用时对其抗震性能进行了研究，主要内容包括：
　　（1）通过查阅大量国内外文献资料，对桥梁结构的地震破坏形式及有关桥台与填土相互作用的研究现状与发展动态进行了系统介绍和回顾，指出在地震作用下准确模拟桥台-填土-结构的相互作用很有必要；介绍了桥梁地震易损性分析的方法及研究现状。
　　（2）以一座既有钢筋混凝土连续梁桥为例，采用通用有限元软件OpenSees建立全桥非线性动力分析模型，论述了包括上部结构、支座、墩柱、桩土相互作用、伸缩缝等桥梁主要构件的力学模拟，重点对桥台进行了研究，介绍了不同的桥台模拟方式及各种考虑桥台刚度的方法。
　　（3）基于OpenSees非线性动力分析模型，采用弹塑性和双曲线力-位移关系模拟桥台受力行为，选取3条地震动记录，通过非线性时程反应分析，计算每条地震波纵向输入下结构的地震响应，研究了考虑桥台-填土-结构相互作用时桥梁结构的地震响应，并探讨了台后填土类型对桥跨结构动力响应的影响。
　　（4）介绍了桥梁地震易损性曲线的建立过程，对地震波的输入、损伤指标的确定及概率性地震需求分析进行了探讨。针对算例桥梁动力分析模型，在美国太平洋地震工程研究中心（PEER）强震数据库中选取100条地震动记录，对地震-桥梁分析样本进行非线性时程分析；以谱加速度Sa作为地震动强度，选取桥墩位移延性比作为损伤指标进行地震易损性分析；研究了考虑桥台-填土-结构相互作用对墩柱易损性曲线的变化情况，并探讨了不同台后填土类型对易损性曲线的影响。

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第1章 绪论

1.1选题背景及意义

1.2桥台-填土-结构相互作用的研究现状及发展动态

1.3桥梁结构地震易损性概述及研究现状

1.4本文的研究目的和内容

第2章 基于OpenSees的桥梁动力分析模型及求解方法

2.1 OpenSees简介

2.2工程背景

2.3上部结构模拟

2.4支座模拟

2.5墩柱模拟

2.6桩土相互作用模拟

2.7碰撞模拟

2.8桥台模拟

2.9非线性动力方程

2.10本章小结

第3章 桥台-填土-结构相互作用对梁桥地震响应的影响分析

3.1概述

3.2动力计算模型

3.3地震波的选取

3.4不同桥台模型对桥梁地震反应的影响

3.5不同填土类型对桥梁地震反应的影响

3.6本章小结

第4章 桥梁地震易损性分析的理论与方法

4.1概述

4.2地面运动的输入

4.3损伤指标的确定

4.4易损性函数

4.5本章小结

第5章 考虑桥台-填土-结构相互作用的梁桥地震易损性分析

5.1概述

5.2桥梁概率地震需求分析

5.3桥梁易损性曲线

5.4本章小结

结论与展望

一、本文主要工作

二、本文主要结论

三、研究展望

参考文献

致谢

附录 A（攻读学位期间所发表的学术论文目录）