發(fā)布時(shí)間：2019-11-20 02:10

【摘要】：近年來,我國高速鐵路的發(fā)展突飛猛進(jìn),高速鐵路建設(shè)逐漸向中西部轉(zhuǎn)移,處在地震活躍帶的高速鐵路橋梁越來越多。在多次地震作用下,橋梁結(jié)構(gòu)將不可避免地產(chǎn)生持續(xù)發(fā)展的累積殘余變形,進(jìn)而嚴(yán)重影響軌道平順性,最終對高速列車安全運(yùn)營造成不利影響。本文以高速鐵路常用的簡支梁橋圓端形橋墩為研究對象,基于OpenSees抗震分析平臺(tái),在考慮結(jié)構(gòu)彎曲變形和鋼筋粘結(jié)滑移變形的基礎(chǔ)上,建立基于柔度法的橋墩纖維單元非線性數(shù)值分析模型。針對不同地震序列作用,深入研究多次地震作用下橋墩殘余變形累積效應(yīng)及影響因素,主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)在分析地震動(dòng)特征與多次地震作用下結(jié)構(gòu)損傷累積效應(yīng)的基礎(chǔ)上,對比了國內(nèi)外規(guī)范對震后殘余變形限值的規(guī)定。綜述震后殘余變形計(jì)算理論、影響因素、控制措施以及地震序列作用下結(jié)構(gòu)損傷累積效應(yīng)研究等方面的國內(nèi)外研究成果,指出了現(xiàn)有研究存在的問題,闡明多次地震作用下高速鐵路橋墩殘余變形累積效應(yīng)研究的必要性。(2)詳細(xì)介紹了 OpenSees程序的總體框架和主要功能,分析基于剛度法的梁柱單元、基于柔度法的梁柱單元以及基于柔度法的塑性鉸梁柱單元的計(jì)算原理和適用條件。掌握Concete01、Concrete04和ConcreteO1WithSITC三種不同混凝土本構(gòu)模型的特性,提取Stee102鋼筋本構(gòu)關(guān)系與Bond_SP01鋼筋粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系的曲線特征,明確OpenSees程序中材料本構(gòu)模型的不同選取原則。提出可用于計(jì)算橋墩殘余變形及累積損傷效應(yīng)的基于柔度法纖維單元的非線性數(shù)值分析模型。(3)采用該非線性數(shù)值分析模型,基于擬靜力試驗(yàn)、單次地震和多次地震作用下的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn),對比分析墩柱頂部荷載-位移滯回曲線、骨架曲線、等效剛度、殘余變形、最大位移等試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果,均吻合較好,充分驗(yàn)證了基于柔度法纖維單元模型在擬靜力分析及動(dòng)力分析中的有效性和可靠性。選擇Concrete04和Stee102材料本構(gòu)模型,具體構(gòu)建了可用于計(jì)算殘余變形損傷累積的高速鐵路簡支梁橋32m高橋墩非線性纖維模型。(4)考慮真實(shí)地震記錄,通過Gutenberg-Richter法則及Joyner-Boore經(jīng)驗(yàn)公式構(gòu)造主余震地震序列,采用重復(fù)單一地震動(dòng)多次構(gòu)造重復(fù)地震序列。通過橋墩非線性纖維模型進(jìn)行彈塑性時(shí)程分析,分別計(jì)算得到多次地震序列作用下墩頂位移時(shí)程曲線,提取地震序列中單次地震結(jié)束后的殘余變形,繪制橋墩累積殘余變形曲線圖。對比分析按主余震地震序列單次震后殘余變形數(shù)值求和值與纖維模型計(jì)算所得累積殘余變形值,結(jié)果表明:主余震地震序列作用下橋墩累積殘余變形隨地震次數(shù)增加基本呈增大趨勢,主余地震聯(lián)合作用下結(jié)構(gòu)損傷程度大于主震單獨(dú)作用下的結(jié)構(gòu)損傷,余震導(dǎo)致的殘余變形累積效應(yīng)不可忽略。重復(fù)地震序列作用下,橋墩累積殘余變形隨地震次數(shù)增加呈非線性增長趨勢,且隨著地震次數(shù)的增加,橋墩累積殘余變形達(dá)到30～60mm這一拐點(diǎn)后,累積速度急劇加快,橋墩隨時(shí)發(fā)生破壞,表明震群型地震對結(jié)構(gòu)的破壞作用效應(yīng)十分明顯。(5)提出殘余變形比達(dá)到10‰和17.5‰時(shí)的地震動(dòng)次數(shù)N10和N17.5作為評判殘余變形累積效應(yīng)的指標(biāo)。以重復(fù)地震序列為例,探討了地震峰值加速度、橋墩縱筋配筋率、橋墩軸壓比等關(guān)鍵參數(shù)對橋墩累積殘余變形比的影響機(jī)理及規(guī)律,并提出了相應(yīng)的抗震設(shè)計(jì)及監(jiān)測建議。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：U442.55

【參考文獻(xiàn)】

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1 袁萬城;王征南;龐于濤;鐘劍;;連續(xù)梁橋在主震-余震序列波下的地震易損性分析[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);2016年12期

2 瑪雅;;中國高鐵與“一帶一路”戰(zhàn)略的大智慧——專訪西南交大中國高鐵戰(zhàn)略研究中心主任 高柏[J];決策與信息;2015年04期

3 朱瑞廣;呂大剛;李雁軍;于曉輝;陳國棟;;考慮余震影響的非延性RC框架模型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)[J];地震工程與工程振動(dòng);2014年S1期

4 翟婉明;趙春發(fā);夏禾;謝友均;黎國清;蔡成標(biāo);羅強(qiáng);宋小林;;高速鐵路基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能演變及服役安全的基礎(chǔ)科學(xué)問題[J];中國科學(xué):技術(shù)科學(xué);2014年07期

5 張沛洲;康謹(jǐn)之;歐進(jìn)萍;;主余震序列作用下鋼混框架結(jié)構(gòu)損傷與抗震性能分析[J];地震工程與工程振動(dòng);2014年03期

6 周知;錢江;黃維;盧文勝;;復(fù)雜結(jié)構(gòu)在重復(fù)地震序列作用下的損傷性能研究[J];結(jié)構(gòu)工程師;2013年04期

7 郝建兵;吳剛;吳智深;;SDOF體系殘余變形響應(yīng)與地震強(qiáng)度指標(biāo)相關(guān)性分析[J];土木工程學(xué)報(bào);2013年06期

8 張勤;朱績超;貢金鑫;;單自由度體系地震殘余變形分析及計(jì)算[J];土木建筑與環(huán)境工程;2013年03期

9 陸新征;葉列平;潘鵬;唐代遠(yuǎn);錢稼茹;;鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)擬靜力倒塌試驗(yàn)研究及數(shù)值模擬競賽Ⅱ:關(guān)鍵構(gòu)件試驗(yàn)[J];建筑結(jié)構(gòu);2012年11期

10 貢金鑫;程玲;張勤;;結(jié)構(gòu)靜力非線性分析與彈塑性時(shí)程分析結(jié)果的統(tǒng)計(jì)關(guān)系及殘余變形計(jì)算[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào);2011年12期

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本文編號：2563347