地震的宏觀現(xiàn)象表明,豎向地震效應在高烈度區(qū)表現(xiàn)更為明顯。1989年美國絡瑪·普里埃塔(Loma Prieta)地震,7級,Struve Slough橋的橋墩與蓋梁分離并擊穿橋面,水平向加速度0.39g,豎向加速度0.66g。2008年汶川地震,8級,《公路工程抗震設計規(guī)范》(JTG B02-2013)指出,斷裂帶區(qū)域豎向地震作用明顯,百花大橋、順河橋、小魚洞橋是由于豎向和水平地震作用導致強度破壞,最終結(jié)構倒塌。由上述破壞現(xiàn)象及相關規(guī)范可知,研究豎向和水平地震耦合作用下橋梁墩柱的抗震性能是必要的,耦合作用下墩柱的軸力變化劇烈,是影響其抗震性能的重要因素。根據(jù)嘉紹橋北引橋在豎向和水平雙向作用下的彈塑性分析,提取橋墩墩頂?shù)妮S向力和水平位移關系曲線,簡化為豎向軸力和水平位移按線性比例變化的加載路徑進行試驗,加載參數(shù)為角位移最大值2.8%、軸壓比變化范圍0.05~0.25,正向位移增大時軸力增大,負向位移增大時軸力減小,位移和軸力同步變化。通過自編程序控制電液伺服作動器完成上述加載路徑,豎向作動器力控制實現(xiàn)變軸力,水平作動器位移控制,兩臺作動器按比例同步加載。制作6個矩形截面混凝土墩柱模型,1個承受恒定軸力、5個承受變軸力,考慮縱筋配筋率、體積配箍率、剪跨比的變化,研究滯回曲線、裂縫分布、骨架線、位移延性系數(shù)、殘余變形、耗能能力,分析參數(shù)變化對試件抗震性能的影響。試驗表明,軸力對水平裂縫和斜裂縫有約束作用,限制它們的發(fā)展,但加速了豎向裂縫發(fā)展。試件最終的破壞狀態(tài)是最大軸力控制,即角部受壓區(qū)豎向裂縫發(fā)展使兩側(cè)混凝土不對稱剝落,豎向軸力與新的截面形心偏心距突然增大,致試件平面外失穩(wěn)破壞�？v筋配筋率、體積配箍率、剪跨比對變軸力墩柱的影響趨勢與恒定軸力墩柱相同。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)回歸得到殘余變形計算公式,公式兼具美國、日本公式的特點。建立ABAQUS塑形損傷模型和OpenSees纖維模型進行數(shù)值模擬,結(jié)果表明理論值與試驗值符合較好。采用性能化設計方法總結(jié)理論與試驗分析結(jié)果,根據(jù)我國規(guī)范對橋梁三個性能水準的劃分,變軸力墩柱以位移衡量其性能水準時可得到如下結(jié)論:(1)墩柱處于水平、豎向地震作用以不壞或輕微損壞(水準1或水準2)為標準驗算其性能水準時,可取變軸力墩柱的最小軸力為恒定軸力計算。(2)墩柱處于水平、豎向地震作用以不倒或嚴重損壞(水準3)為標準驗算其性能水準時,可取變軸力墩柱的最大軸力為恒定軸力計算。(3)提出剛性蓋梁雙柱墩容許位移簡化計算公式,根據(jù)算例對比簡化計算公式與推倒分析的偏差,分析簡化計算公式精度。剛性蓋梁雙柱墩橫橋向容許位移簡化計算方法易于理解、便于計算,有一定的安全儲備。
【學位單位】：北京交通大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：U443.22;U442.55
【部分圖文】：

?麵藝??圖１－２百花大橋?圖１－３小魚洞大橋??Ｆｉｇ?１－２?Ｂａｉｈｕａ?ｂｒｉｄｇｅ?Ｆｉｇ?１－３?Ｘｉａｏｙｕｄｏｎｇ?ｂｒｉｄｇｅ??汶川地震發(fā)生于２００８年５月１２日，震級８級，地震發(fā)生于龍門山斷裂帶，??震中地區(qū)位于汶川縣映秀鎮(zhèn)與漩口鎮(zhèn)交界處，地震斷裂帶附近大量橋梁遭受破壞。??《公路工程抗震設計規(guī)范》（ＪＴＧＢ０２－２０１３）?［８］指出，斷裂帶附近豎向地震作用較??大，百花大橋（圖１－２）、映秀鎮(zhèn)順河橋、小魚洞大橋（圖１－３）等因同時受到巨大??的豎向和水平地震作用，出現(xiàn)由結(jié)構構件強度失效破壞而導致的結(jié)構垮塌�！兑�(guī)范》??［８］３．３．２條文說明指出，近年來，國內(nèi)外已測得豎向加速度超過水平加速度的記錄，??因此各國研究者對豎向地震日益重視。??結(jié)構設計須準守規(guī)范條文，規(guī)范條文控制結(jié)構在地震作用下的破壞狀態(tài)。因??此

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【參考文獻】

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1 吳宜峰;李愛群;王浩;王春峰;;鋼筋混凝土雙柱墩滯回性能數(shù)值模擬與分析[J];東南大學學報(自然科學版);2015年04期

2 付國;劉伯權;;鋼筋混凝土矩形截面框架柱極限曲率計算[J];世界地震工程;2015年02期

3 李海鋒;羅永峰;陳林聰;梅真;;軸力變化對箱形鋼柱抗震性能的影響[J];西南交通大學學報;2014年03期

4 劉巍;徐明;陳忠范;;ABAQUS混凝土損傷塑性模型參數(shù)標定及驗證[J];工業(yè)建筑;2014年S1期

5 沈星;葉愛君;王曉偉;;雙柱墩彈塑性位移能力簡化計算方法[J];同濟大學學報(自然科學版);2014年04期

6 史慶軒;王朋;李坤;郭智峰;王南;田建勃;;加載制度對新型型鋼混凝土柱的抗震性能影響[J];工程力學;2014年03期

7 趙彥;韓強;杜修力;;雙向壓彎作用下矩形空心橋墩抗震性能試驗研究[J];工程抗震與加固改造;2013年05期

8 周雁群;張曄芝;葉梅新;劉斌;;鐵路橋梁新型柱板式高墩雙柱模型的抗震性能[J];中南大學學報(自然科學版);2013年06期

9 孫治國;王東升;李宏男;杜修力;;鋼筋混凝土空心橋墩應用及抗震性能研究綜述[J];交通運輸工程學報;2013年03期

10 張于曄;魏紅一;袁萬城;;鋼纖維混凝土橋墩抗震性能數(shù)值模擬與試驗[J];同濟大學學報(自然科學版);2013年06期

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2 艾慶華;鋼筋混凝土橋墩抗震性態(tài)數(shù)值評價與試驗研究[D];大連理工大學;2008年

3 司炳君;普通及高強鋼筋混凝土橋墩地震抗剪強度研究[D];大連理工大學;2008年

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2 歐婭;低周反復荷載作用下?lián)p傷鋼筋混凝土受彎構件全過程分析[D];中南大學;2014年

3 王振民;鋼筋混凝土柱塑性鉸長度的計算分析[D];長安大學;2013年

4 張明生;無粘結(jié)部分預應力鋼筋混凝土橋墩抗震性能試驗研究與模擬分析[D];大連理工大學;2012年

5 吳權;部分填充圓形截面鋼管混凝土橋墩抗震性能研究[D];沈陽建筑大學;2012年

6 黃照南;CFRP修復震后嚴重破壞鋼筋混凝土橋墩抗震性能試驗研究[D];大連理工大學;2009年

7 萬明;大跨高墩連續(xù)剛構鐵路橋地震反應分析[D];西南交通大學;2009年

8 胡步毛;高墩大跨連續(xù)剛構橋地震反應分析[D];西南交通大學;2008年

本文編號：2882914