地震作用下多塔斜拉橋失效模式控制研究.pdf

1、地震是人類(lèi)面臨的最危險(xiǎn)的自然災(zāi)害之一，時(shí)刻威脅著人類(lèi)的生命和財(cái)產(chǎn)安全。近年來(lái)由地震引發(fā)橋梁工程破壞的事故屢見(jiàn)不鮮，國(guó)際上幾次大地震都揭示了一個(gè)共同問(wèn)題：由于橋梁工程在地震中遭到嚴(yán)重?fù)p壞，切斷了震區(qū)交通生命線，給抗震救災(zāi)工作帶來(lái)巨大困難，并極大的加深了次生災(zāi)害所帶來(lái)的影響。而斜拉橋作為一種重要的橋型，在生命線工程中扮演著重要角色，深入系統(tǒng)地研究斜拉橋的地震破壞失效模式，并對(duì)其進(jìn)行控制，減小其地震損傷并具有可恢復(fù)性，有利于震后快速恢復(fù)其功能

2、，對(duì)減輕地震災(zāi)害和進(jìn)行震后有效的抗震救災(zāi)，具有重要的意義。
　　本文以山東濱州黃河公路大橋?yàn)樵?，基于OpenSees(Open System for Earthquake Engineering Simulation)地震工程模擬平臺(tái)開(kāi)展多塔斜拉橋體系地震失效模式及其控制的研究。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　首先，針對(duì)塔梁固結(jié)、漂浮以及粘滯阻尼消能減震三種不同斜拉橋體系進(jìn)行遠(yuǎn)、近場(chǎng)地震動(dòng)作用下的時(shí)程分析，系統(tǒng)比較三種斜拉橋體系在

3、相同地震動(dòng)作用下及在遠(yuǎn)、近場(chǎng)地震動(dòng)作用下反應(yīng)的特點(diǎn)；基于Park和Ang鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)地震損傷模型，研究三種斜拉橋體系的破壞失效模式。
　　其次，在一種斜拉橋簡(jiǎn)化模型的基礎(chǔ)上，采用復(fù)阻尼理論，推導(dǎo)斜拉橋體系彈性階段的阻尼比的解析解，并得到最優(yōu)塔梁連接剛度的解析解（負(fù)剛度）；采用數(shù)值模擬方法，研究斜拉橋彈塑性階段負(fù)剛度控制特點(diǎn)，分析塔梁連接剛度對(duì)斜拉橋地震反應(yīng)的影響規(guī)律，并得到與彈性階段相同的最優(yōu)負(fù)剛度。
　　第三，基于Ope

4、nSees，編制形狀記憶合金（Shape memory alloy, SMA）材料超彈性應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系模型；提出拉壓型SMA阻尼器，并將其安裝于橋塔與主梁之間形成可恢復(fù)斜拉橋結(jié)構(gòu)體系；通過(guò)數(shù)值計(jì)算，研究SMA阻尼器對(duì)斜拉橋地震反應(yīng)的控制效果，并進(jìn)行參數(shù)分析；進(jìn)一步研究安裝了SMA阻尼器的斜拉橋地震損傷可恢復(fù)性及SMA阻尼器參數(shù)對(duì)其可恢復(fù)性的影響規(guī)律。
　　第四，建立樁-土-橋梁結(jié)構(gòu)相互作用的非線性有限元模型，研究土-結(jié)相互作用