受控搖擺橋墩抗震性能及設計方法研究.pdf

1、公路、鐵路的橋梁結構是現(xiàn)代基礎設施體系的重要組成部分，其抗震性能對社會經(jīng)濟發(fā)展具有重要的意義。橋梁結構的抗震性能很大程度上取決于橋墩抗震性能，而傳統(tǒng)的橋墩盡管在大震作用下不會倒塌，但墩底會發(fā)生嚴重的非彈性變形損傷，大震發(fā)生后經(jīng)常需要重建或者花費大量的震后維修費用，造成了資源極大浪費，所以尋求更佳震后性能的橋墩結構體系成為當前研究的熱點。
　　受控搖擺橋墩結構在地震作用下能夠免于損傷并且在大震作用后能夠正常運作，這種橋墩結構同時具備

2、延性抗震設計和隔震抗震設計方法的優(yōu)點，具有很大的發(fā)展前景。
　　本文研究了受控搖擺橋墩的基本構成組件、各組件工作機理、基本力學性能、穩(wěn)定性及耗能能力、基本計算理論以及基于等效力和基于位移的設計方法。通過理論分析、公式推導以及數(shù)值模擬相結合的方式對受控搖擺橋墩的構件組成、抗彎能力、抗側移能力、耗能能力以及設計方法等問題進行了研究。全文的主要研究工作如下：
　　1）詳細描述了受控搖擺橋墩的各組成構件及各組件性能，主要為橋墩組件、

3、預應力組件及耗能組件這三個部分。
　　2）通過理論分析以及公式推導得到受控搖擺橋墩的基本力學性能、抗彎能力、耗能能力等，并且通過變量法分析出各組件性能對整個結構各性能的影響。分析得到橋墩組件作為整個結構的主要承重構件，在橋墩抗彎及抗側移中起主要作用；預應力組件主要增加結構的恢復能力，工作過程中不會產(chǎn)生塑性變形；耗能組件為受控搖擺橋墩工作的核心部件，起到主要的耗能能力。
　　3）基于sap2000平臺建立受控搖擺橋墩的有限元模

4、型，通過擬靜力分析驗證模型的可行性，對比平衡條件公式推導的結果進一步驗證前文所得結果的正確性；通過動力時程分析來說明受控搖擺橋墩相對于傳統(tǒng)橋墩的優(yōu)越性，分析發(fā)現(xiàn)相對于傳統(tǒng)橋墩受控搖擺橋墩震后的殘余變形明顯小于傳統(tǒng)橋墩，在地震波作用下受控搖擺橋墩也具有相當高的整體穩(wěn)定性。
　　4）基于受控搖擺橋墩各種特性以及基本力學性能，根據(jù)傳統(tǒng)橋墩基于等效力以及基于殘余變形的設計方法，提出受控搖擺橋墩基于等效力以及基于位移的設計方法的一般步驟，并