基于OpenSees的薄壁钢箱混凝土墩柱抗震性能分析

摘要

薄壁钢箱混凝土桥墩是一种新型的钢—混凝土组合结构形式桥墩,由内外钢箱、核心混凝土与加劲肋组成,这种桥墩结构形式应用在高墩桥梁具有抗震性能优越、施工方便、减轻自重,降低对基础的要求等经济技术优势。本文对该种桥墩在超高墩连续刚构桥中的应用进行了分析,并对钢箱混凝土柱抗震性能进行了研究,主要进行了以下工作并得出相关结论:
　　1)阐述了目前传统钢筋混凝土在高墩应用中遇到的问题,结合目前桥墩结构形式的优化与发展,将薄壁钢箱混凝土桥墩应用于高墩桥梁,对其结构形式以及目前国内外钢箱混凝土墩柱抗震性能研究现状进行了介绍。
　　2)以三水河特大桥为工程背景,在原设计传统的普通钢筋混凝土桥墩基础上,将薄壁钢箱混凝土桥墩应用于三水河大桥,并对两种桥墩进行了地震响应分析及经济技术分析。结果表明:薄壁钢箱混凝土桥墩在超高墩桥梁应用中具有较好的抗震性能及经济技术优势。
　　3)梳理目前钢管混凝土计算理论与抗震性能数值计算方法,借助有限元分析软件OpenSees建立矩形钢管混凝土纤维模型并对拟静力试验进行模拟,模型计算结果与试验吻合较好,验证了数值力学模型的正确性。
　　4)在模型验证结果的基础上,建立薄壁钢箱混凝土桥墩缩尺模型,分析了不同轴压比、长径比等六个参数对空、实心截面薄壁钢箱混凝土桥墩骨架曲线的影响规律。
　　5)建立了空心截面薄壁钢箱混凝土墩柱骨架曲线三折线恢复力模型,通过数值计算与OpenSees计算结果对比分析,表明该计算方法具有较高的精度,其简化了复杂的软件编程过程,节省计算时间,可为以后试验设计及分析提供参考。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2研究背景

1.3钢管（箱）混凝土墩柱抗震性能研究现状

1.4本文的研究目的、思路和主要内容

第二章 薄壁钢箱混凝土桥墩在高墩桥梁抗震性能及应用分析

2.1引言

2.2动力计算模型

2.3薄壁钢箱混凝土桥墩截面

2.4地震响应对比分析

2.5 桥墩延性对比

2.6 经济技术指标

2.7本章小结

第三章 数值计算模型与验证

3.1引言

3.2钢管混凝土计算理论

3.3纤维单元模型特点

3.4有限元计算模型

3.5 数值模型验证

3.6 本章小结

第四章 薄壁钢箱混凝土墩柱滞回性能数值模拟及参数分析

4.1引言

4.2设计参数分析

4.3计算结果与分析

4.4本章小结

5.1引言

5.2骨架曲线特征参数影响因素及规律

5.3骨架曲线恢复力模型

5.4本章小结

结论与展望

参考文献

附录

攻读学位期间取得的研究成果

致谢