【摘要】：大跨度上承式鋼筋混凝土拱橋是橋梁朝著跨度更大、結(jié)構(gòu)更柔的發(fā)展過程中應(yīng)用廣泛的橋型之一,尤其在我國(guó)跨山谷、河流的西南地區(qū)較為常見,與梁式橋等中小跨度橋梁相比,其地震破壞模式更加復(fù)雜。本文著眼于大跨度鋼筋混凝土拱橋的地震易損性分析,從如下方面對(duì)其進(jìn)行了研究:(1)對(duì)主拱圈和拱上立柱提出了相應(yīng)的地震破壞損傷指標(biāo)和評(píng)價(jià)方法。在橫橋向地震作用下,對(duì)于主拱圈,以截面塑性鉸的力—位移曲線上各性能點(diǎn)作為評(píng)價(jià)主拱圈損傷狀態(tài)的依據(jù),并結(jié)合拱頂形心處“參照位移”為損傷指標(biāo)對(duì)應(yīng)塑性鉸變形發(fā)展;對(duì)于拱上立柱,以柱頂相對(duì)位移延性比為損傷指標(biāo),評(píng)估拱上立柱的地震破壞狀態(tài)。(2)基于理論易損性分析,根據(jù)大跨度上承式鋼筋混凝土拱橋的地震破壞模式,提出了其地震易損性分析流程。通過SAP2000建立拱橋有限元模型,進(jìn)行地震時(shí)程響應(yīng)分析,對(duì)地震響應(yīng)進(jìn)行線性擬合得到回歸函數(shù),代入失效概率公式計(jì)算得到主要承重構(gòu)件(主拱圈和拱上立柱)的易損性曲線;調(diào)整矢跨比、立柱布置形式等分析拱橋幾何參數(shù)、結(jié)構(gòu)形式對(duì)易損性的影響,結(jié)果表明不同矢跨比主拱圈易損性存在明顯差異,跨中拱上立柱易損性最強(qiáng),兩端拱腳處最弱;考慮不同構(gòu)件之間的相關(guān)性,采用一階和二階界限法計(jì)算不同矢跨比拱橋的系統(tǒng)易損性曲線,結(jié)果表明系統(tǒng)易損性強(qiáng)于各構(gòu)件易損性,矢跨比對(duì)系統(tǒng)易損性結(jié)果有影響。(3)考慮行波效應(yīng)對(duì)于大跨度拱橋的影響,對(duì)大跨度上承式拱橋進(jìn)行縱橋向地震的結(jié)構(gòu)失效模式分析和失效概率計(jì)算。1)計(jì)算拱腳產(chǎn)生相對(duì)水平位移時(shí)對(duì)主拱圈的內(nèi)力和變形的影響,結(jié)果表明拱腳相對(duì)遠(yuǎn)離對(duì)受力和變形均不利;以拱圈截面的彎矩—軸力承載能力曲線作為評(píng)判拱圈性能的極限狀態(tài),計(jì)算得到最大容許拱腳相對(duì)位移;計(jì)算不同矢跨比拱圈的最大容許拱腳相對(duì)位移,結(jié)果表明該位移隨矢跨比變小而逐漸減小。2)以最大容許拱腳相對(duì)水平位移為定量表征拱圈承載能力極限狀態(tài)的指標(biāo),選取不同地震波剪切波速模擬場(chǎng)地條件,以非一致激勵(lì)下的拱腳相對(duì)位移為地震響應(yīng)指標(biāo),對(duì)拱圈縱橋向地震失效概率進(jìn)行計(jì)算,得到縱橋向主拱圈的失效概率曲線。結(jié)果表明,場(chǎng)地條件越差,行波效應(yīng)對(duì)拱橋影響越大;調(diào)整主拱圈矢跨比參數(shù),分析了拱軸線幾何特性對(duì)縱橋向主拱圈失效概率的影響,結(jié)果表明隨矢跨比變小,易損性增強(qiáng)。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U448.22;U442.55
【圖文】：

地震波傳播速度因場(chǎng)地條件不同而變化，會(huì)出現(xiàn)拱腳支承處接受地震波的振幅和逡逑頻率不同，也就產(chǎn)生了相位差，造成振動(dòng)不同步，即地震行波效應(yīng)。行波效應(yīng)示逡逑意圖如圖２－５。逡逑２７逡逑

目標(biāo)反應(yīng)譜選擇地震動(dòng)的前置工作。本節(jié)對(duì)大跨度上承式鋼筋混凝土拱橋模型進(jìn)逡逑行自振模態(tài)分析，考慮高階模態(tài)對(duì)大跨度結(jié)構(gòu)的影響，提取了拱橋前１０階的自振逡逑特性和振型，如圖３－４所示。逡逑匯總得到拱橋的前１０階自振特性和振型特點(diǎn)見表３－３。逡逑表３－３拱橋自振特性匯總表逡逑Ｔａｂｌｅ邋３－３邋Ｓｕｍｍａｒｙ邋ｏｆ邋ｎａｔｕｒａｌ邋ｖｉｂｒａｔｉｏｎ邋ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ邋ｏｆ邋ａｒｃｈ邋ｂｒｉｄｇｅ逡逑振型邐自振周期（ｓ）自振頻率（ＨＺ）邐振型特點(diǎn)逡逑１邐３．２０３０邐０．３１２２邐左１拱上立柱縱橋向側(cè)彎，頂部梁體縱橋向偏移逡逑２邐３．１７５１邐０．３１５０邐右】拱上立柱縱橋向側(cè)彎，頂部梁體縱橋向偏移逡逑３邐２．２６９０邐０．４４０８邐梁體橫橋向一階對(duì)稱彎曲，立柱、拱圈對(duì)稱側(cè)彎逡逑４邐１．５２８０邐０．６５４６邐左２、右２立柱縱橋向側(cè)彎，立柱、拱圈縱橋向偏移逡逑５邐１．４３００邐０．６９９４邐左３、右３立柱縱橋向側(cè)彎，立柱、拱圈縱橋向偏移逡逑６邐１．１７６０邐０．８５００邐左４、右４立柱縱橋向側(cè)彎，立柱、拱圈縱橋向偏移逡逑７邐０．９５４０邐１．０４８０邐梁體橫橋向一階反對(duì)稱彎曲，立柱、拱圈反對(duì)稱偏移逡逑８邐０．８３９０邐１．１９１０邐左１、右１立柱橫橋向側(cè)彎

圖３－４邋ｉ）第九階振型邐圖３－４邋ｊ）第十階振型逡逑Ｆｉｇ．３－４ｉ）邋Ｎｉｎｔｈ邋ｏｒｄｅｒ邋ｆｏｒｍａｔｉｏｎ邐Ｆｉｇ．３－４ｊ）邋Ｔｅｎｔｈ邋ｏｒｄｅｒ邋ｆｏｒｍａｔｉｏｎ逡逑圖３－４拱橋的前１０階振型圖逡逑Ｆｉｇ．３－４邋Ｔｈｅ邋ｆｉｒｓｔ邋１０ｔｈ邋ｓｅｌｆ－ｖｉｂｒａｔｉｏｎ邋ｐａｔｔｅｒｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ａｒｃｈ邋ｂｒｉｄｇｅ逡逑３５逡逑

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