双层桥梁门式墩的抗震性能研究

摘要

桥梁的抗震研究一直是桥梁设计者十分关注的问题之一，在很多情况下甚至是桥梁设计的控制因素。随着城市建设的快速发展，城市交通流量和有限的交通空间资源便成了一对不可调和的矛盾，双层桥梁大量涌现，在某种程度上缓解了这一矛盾。但是双层桥梁的抗震研究却滞后于实际建设。
　　本文回顾了双层桥梁的发展历程和现阶段的研究现状，介绍了现阶段桥梁抗震设计的主要理论方法。在此基础之上，利用Midas Civil有限元软件建立了考虑桩土相互作用的空间模型，分析了双层桥梁的动力特性;根据现有设计规范进行了反应谱设计，并分别讨论了E1和E2地震作用下，桥墩和桩身的受力情况，按能力保护构件对桩身强度进行验算，指出了双层桥梁桥墩抗震的特点。
　　为了进一步研究桥墩、桩身进入弹塑性后的受力状态，建立了桥墩、桩身的弹塑性模型，进行了静力弹塑性分析，对桥墩、桩身进入塑性的顺序及受力特性进行了分析讨论，得出了一些对实际设计有意义的结论。
　　针对桩顶拉力过大的情形，提出一种新型抗震档，通过选取合适的碰撞刚度等设计参数，既可以有效减小下部结构的内力，减小截面设计尺寸，又可以保证墩梁相对位移不致过大而发生落梁危险。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景及意义

1．1．1 背景

1．1．2 双层桥梁发展概况和特点

1．1．3 选题意义

1．2 桥梁抗震理论的发展

1．2．1 静力法

1．2．2 动力反应谱法

1．2．3 动态时程分析法

1．2．4 随机振动方法

1．3 双层连续梁桥抗震研究评述

1．4 本文研究的目的及内容

1．4．1 研究目的

1．4．2 研究内容

2 双层连续梁桥的动力反应分析

2．1 工程概况

2．2 模型简介

2．3 结构动力特性的基本理论

2．3．1 结构自由振动频率与振型求解

2．3．2 动力特征值及其解

2．3．3 特征方程的求解方法概述

2．3．4 关于振型参与系数和振型贡献率

2．4 双层连续梁桥的自振特性

2．5 本章小结

3 反应谱分析

3．1 反应谱的基本原理

3．1．1 反应谱的概念

3．1．2 反应谱特性

3．1．3 设计反应谱

3．2 基于弹性反应谱的地震作用下桥墩抗震性能分析

3．2．1 E1地震作用下桥墩验算

3．2．2 E2地震作用下桥墩验算

3．3 基于弹塑性反应谱的地震作用下桥墩抗震性能分析

3．3．1 材料的本构关系

3．3．2 截面的M-Φ曲线

3．3．3 塑性铰区域强度与变形验算

3．5 能力保护构件桩基的验算

3．5．1 能力保护构件

3．5．2 桩基的验算

3．6 本章小结

4．双层连续梁桥的静力弹塑性分析

4．1 静力弹塑性分析(Pushover)方法

4．2 规范规定横桥向的弹塑性静力分析

4．3 考虑桩身弹塑性的弹塑性静力分析

4．3．1 顺桥向弹塑性静力分析

4．3．2 横桥向弹塑性静力分析

4．4 本章小结

5．桥梁减隔震设计

5．1 减隔震原理

5．1．1 减隔震工作机理

5．1．2 新型抗震挡减震系统

5．2 结果分析

5．2．1 桩顶轴力

5．2．2 墩底剪力

5．2．3 墩梁相对位移

5．3 碰撞刚度对结构反应的影响

5．4 本章总结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢