考虑剪切变形的桥梁倒塌破坏分析

摘要

桥梁在城市交通中具有重要作用，是城市地震灾害预防的重点工程。分析地震作用下的倒塌模式具有一定的意义。目前钢筋混凝土空心薄壁桥墩的数值分析模型多采用纤维单元和实体单元，纤维单元不能考虑桥墩的剪切变形，实体单元模型的分析效率较低，且计算收敛比较困难。分层壳单元可以同时考虑面内弯曲、剪切、面外弯曲之间的耦合作用，且分析效率较高，在模拟空心桥墩时具有一定的优势。为了得到考虑剪切变形的桥梁倒塌破坏情况，本文采用分层壳单元模拟空心桥墩，完成了以下工作:
　　(1)基于已有试验，分别采用分层壳单元和实体单元建立了钢筋混凝土空心桥墩的数值模型，通过两种模型计算得到的滞回曲线和骨架曲线与试验结果进行对比，验证了基于分层壳单元建立的空心桥墩数值模型的正确性和高效性。
　　(2)分别采用分层壳单元和梁单元模拟空心桥墩，建立考虑剪切变形和不考虑剪切变形的桥梁数值分析模型，通过动力时程分析法分别对两种模型进行了地震时程响应对比分析，得到考虑剪切变形对桥梁地震响应的影响。
　　(3)分别采用分层壳单元和梁单元模拟空心桥墩，建立考虑剪切变形和不考虑剪切变形的桥梁倒塌破坏分析模型，分别模拟了强震作用下两种模型的倒塌破坏过程，对比了两种模型的倒塌破坏情况，得到考虑剪切变形对桥梁倒塌破坏情况的影响。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 连续刚构桥的发展现状

1．3 桥梁倒塌分析研究现状

1．3．1 地震作用下桥梁倒塌研究现状

1．3．2 桥梁的抗倒塌控制方法及研究现状

1．4 存在的问题

1．5 本文主要工作

第二章 桥梁连续倒塌相关理论及有限元模型介绍

2．1 桥梁连续倒塌理论分析

2．1．1 鲁棒性

2．1．2 冗余度

2．1．3 重要性系数

2．2 桥梁连续倒塌关键问题

2．2．1 接触问题

2．2．2 失效问题

2．2．3 多尺度问题

2．3 有限元模型中不同单元特点

2．3．1 分层壳单元

2．3．2 纤维单元

2．3．3 实体单元

2．4 本章小结

第三章 基于分层壳单元的钢筋混凝土空心桥墩抗震性能分析

3．1 桥墩材料模型

3．1．1 混凝土材料模型

3．1．2 钢筋材料模型

3．2 基于分层壳单元的桥墩有限元模型

3．3 基于纤维单元的桥墩有限元模型

3．4 基于实体单元的桥墩有限元模型

3．5 有限元分析结果与试验结果对比

3．5．1 分层壳单元模型模拟结果和试验结果对比

3．5．2 实体单元模型模拟结果和试验结果对比

3．5．3 纤维单元模型模拟结果和试验结果对比

3．6 本章小结

第四章 基于分层壳单元的连续刚构桥地震时程响应分析

4．1 基于梁单元的连续刚构桥模型

4．2 基于分层壳单元的连续刚构桥模型

4．3 有限元分析结果与试验结果对比

4．3．1 墩顶位移时程响应对比分析

4．3．2 主梁加速度时程响应对比分析

4．3．3 墩柱加速度时程响应对比分析

4．4 本章小结

第五章 基于分层壳单元的连续刚构桥倒塌破坏分析

5．1 连续刚构桥连续倒塌有限元模型

5．2 连续刚构桥的倒塌准则

5．3 不同地震激励下连续刚构桥的倒塌分析

5．3．1 El-Centro波作用下连续刚构桥的倒塌分析

5．3．2 天津波作用下连续刚构桥的倒塌分析

5．4 不同PGA的地震激励下连续刚构桥的倒塌分析

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢