發(fā)布時間：2020-03-23 10:13

【摘要】：震害調(diào)查顯示:震后橋墩產(chǎn)生較大的殘余位移是橋梁主要震害之一。自復位橋墩在墩柱和基礎(chǔ)間設(shè)置接縫,同時,在接縫處設(shè)置一定數(shù)量的耗能組件和復位組件,在強震作用下,墩柱的變形集中在接縫處,耗能組件和復位組件分別為橋墩提供耗能能力和復位能力。新型材料形狀記憶合金(SMA)作為具有超彈性性能的材料受到廣大研究者的關(guān)注,根據(jù)以往研究顯示,形狀記憶合金和普通鋼筋的屈服應(yīng)力大致相同,可恢復應(yīng)變?yōu)?%~8%,因此,形狀記憶合金可作為理想的振動控制材料�；谧詮臀粯蚨諆�(yōu)良的抗震性能和形狀記憶合金的超彈性性能,提出了設(shè)置SMA桿的自復位橋墩,在理論上分析了往復荷載下橋墩的受力性能,在OpenSees軟件中選取合理的單元和本構(gòu)關(guān)系,建立橋墩模型,通過擬靜力和動力時程分析其抗震性能。主要研究內(nèi)容及成果如下:(1)簡要介紹了國內(nèi)外自復位橋墩的發(fā)展歷史,論證了地震中自復位橋墩的優(yōu)勢。提出了設(shè)置SMA桿自復位橋墩并介紹其結(jié)構(gòu)構(gòu)造,對設(shè)置SMA桿自復位橋墩的力學機理進行理論分析。(2)利用OpenSees平臺建立SMA材料拉伸模型和自復位橋墩模型并分析,對比國內(nèi)已有試驗,說明建模方法的正確性,其后,提出設(shè)置SMA桿自復位橋墩的數(shù)值模型。本文建立3種橋墩模型,比較分析了各模型在擬靜力分析下的滯回曲線、殘余變形、結(jié)構(gòu)剛度等性能,結(jié)果表明:設(shè)置SMA桿自復位橋墩的滯回曲線飽滿、能耗較高、殘余變形小,復位能力強。(3)選取抗震性能良好的SMA-SC橋墩進行參數(shù)分析,改變模型的軸壓比、配筋率、剪跨比、SMA桿直徑、SMA桿位置、鋼柱直徑等參數(shù),揭示橋墩性能對各參數(shù)的敏感性,結(jié)果表明:軸壓比、耗能鋼筋配筋率、剪跨比、SMA桿直徑,鋼柱直徑等參數(shù)對橋墩的性能影響較大。(4)選取3條近斷層地震動,對優(yōu)化的設(shè)置SMA桿自復位橋墩進行動力時程分析,提取橋墩中SMA桿最大應(yīng)力及變形、墩頂最大位移和殘余位移等指標,結(jié)果表明:設(shè)置SMA桿自復位橋墩在近斷層地震動下保持良好的復位能力,但橋墩的水平位移較大,應(yīng)采取措施控制。
【圖文】：

長安大學碩士學士論文第一章 緒論.1 引言我國地震災害發(fā)生頻繁，地震烈度為 6 度或者 6 度以上的區(qū)域在全國各個省份分布。根據(jù)已發(fā)地震統(tǒng)計，地震具有以下特點：頻率高、強度大、經(jīng)濟損失嚴重等汶川地震為例，汶川發(fā)生的 8.0 級地震造成大量的人員傷亡和嚴重的經(jīng)濟損失，其中于橋梁震害造成交通中斷而引起的損失不容忽視。因此，橋梁作為重要的交通樞紐后受損情況一直以來是人們關(guān)注的重點[1,2]。震害調(diào)查顯示：在地震作用下，橋梁上部結(jié)構(gòu)發(fā)生直接破壞的情況較少，而橋墩臺的破壞情況比較嚴峻[3]。橋墩震害可能會導致橋梁產(chǎn)生整體失穩(wěn)甚至發(fā)生橋梁整塌的情況。橋墩破壞常見的表現(xiàn)形式：混凝土的壓碎剝落，鋼筋的裸露、斷裂、屈[4,5,6]，如圖 1.1 所示，因此，震后橋墩的性能可以有效反映橋梁整體的抗震性。

復研究和試驗，首次提出了搖擺的概念，其試驗結(jié)果被 FEMA356 規(guī)范采iestley、Alsam、Chen、Palermo 等[26,27,28,29]分別對搖擺結(jié)構(gòu)進行了理論和現(xiàn)搖擺結(jié)構(gòu)的滯回曲線呈現(xiàn)旗幟型，進一步得到在各個階段搖擺結(jié)構(gòu)的側(cè)粘滯阻尼系數(shù)，試驗結(jié)果表明，墩柱的軸向力和墩柱基底的剪力小于預期通過墩底和基礎(chǔ)的反復碰撞耗散地震能量，因此，，應(yīng)該避免基礎(chǔ)撞擊部分81 年，新西蘭 South Rangitikei Rail Bridge 使搖擺橋墩在工程中得到實現(xiàn)耗能裝置如圖 1.2 所示，在橋墩和樁頂間設(shè)置間隙，兩者通過剪力銷相連的上部設(shè)置耗能件，用于橋墩耗散地震能量。由于搖擺結(jié)構(gòu)存在傾覆和滑穩(wěn)定性較難保證，為了解決結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問題，出現(xiàn)了柱底固結(jié)的預應(yīng)力橋tar 和 Mutsuyoshi[30]對 RC 橋墩柱設(shè)置無粘結(jié)預應(yīng)力鋼束，形成墩底固結(jié)，他們對 7 個預應(yīng)力 RC 橋墩進行了擬靜力試驗，表明墩底固結(jié)的預應(yīng)力降低結(jié)構(gòu)的殘余位移和裂縫的寬度，橋墩底部仍舊存在混凝土的壓碎、鋼，同時，墩底固結(jié)的預應(yīng)力橋墩的耗能能力比 RC 橋墩小。
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U442.55

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本文編號：2596580