【摘要】：我國(guó)西部地形多為山地,且位于高烈度地震區(qū),高墩橋梁在該地區(qū)廣泛應(yīng)用。本文以某鐵路空心高墩為背景,采用模型擬靜力試驗(yàn)方法探究了自復(fù)位搖擺隔震高墩的隔震效果,基于Open Sees平臺(tái)對(duì)自復(fù)位高墩模型的擬靜力試驗(yàn)進(jìn)行模擬。從模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬兩個(gè)方面分析了自復(fù)位隔震高墩的隔震機(jī)理和抗震性能,研究?jī)?nèi)容包括如下5個(gè)方面:(1)本文回顧了近些年來(lái)國(guó)內(nèi)外抗震理念的發(fā)展過(guò)程,重點(diǎn)關(guān)注了搖擺隔震,并對(duì)國(guó)內(nèi)外學(xué)者在搖擺隔震的理論計(jì)算、數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究等方面取得的成果進(jìn)行總結(jié);簡(jiǎn)單介紹了國(guó)外若干座已經(jīng)采用搖擺隔震理念設(shè)計(jì)的橋梁;詳細(xì)分析了當(dāng)前自復(fù)位隔震高墩搖擺隔震的機(jī)理和搖擺隔震的優(yōu)越性。(2)設(shè)計(jì)了幾何相似比為1:25的自復(fù)位高墩模型。模型試驗(yàn)分為兩個(gè)工況:自由搖擺工況和受控?fù)u擺工況;試驗(yàn)中制作了兩個(gè)相同的橋墩模型,并采用長(zhǎng)5m的工字鋼模擬橋梁上部結(jié)構(gòu)恒載;兩個(gè)工況分別采用不同的等幅位移控制加載制度。(3)通過(guò)自復(fù)位隔震高墩模型擬靜力試驗(yàn),獲得了滯回曲線、骨架曲線、墩底彎矩、提離條件、限位鋼筋拉力、承臺(tái)底受壓區(qū)寬度、墩底轉(zhuǎn)角等基本數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)能反應(yīng)橋墩模型的隔震性能。通過(guò)比較兩個(gè)工況中對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù),驗(yàn)證了自復(fù)位隔震高墩的隔震機(jī)理和隔震效果,發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力限位鋼筋可以顯著減小墩頂位移、改變提離條件、增加橋墩剛度和延性。(4)基于Open Sees平臺(tái)建立試驗(yàn)橋墩的數(shù)值模型,順橋向用剛臂模擬承臺(tái),采用僅受壓彈簧模擬橋墩提離,用桁架單元模擬預(yù)應(yīng)力限位鋼筋,對(duì)自復(fù)位隔震高墩模型擬靜力試驗(yàn)加載過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬,獲得了與模型橋墩試驗(yàn)相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。(5)將試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn),Open Sees平臺(tái)可以很好地模擬自復(fù)位隔震高墩擬靜力試驗(yàn)所得到的滯回曲線、骨架曲線、提離條件、限位鋼筋拉力等,其中模擬的滯回曲線和骨架曲線具有較高的精度。
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U446.1
【圖文】：

而橋墩的設(shè)計(jì)是橋梁整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。橋墩在地震中必須有足夠的強(qiáng)度、剛度和延性。地震作用下，柔性墩多發(fā)生彎曲破壞，非柔性墩則多發(fā)生剪切或彎剪破壞，上剛下柔的特點(diǎn)使橋墩在地震中容易遭受破壞，橋墩震害案例示于圖1.1。(a) (b)圖 1.1 橋墩震害山區(qū)橋梁增加橋墩高度可以使橋式更加經(jīng)濟(jì)合理，故高墩橋梁在我國(guó)廣泛應(yīng)用[2]。我國(guó)西部多山，且處在高烈度地震區(qū)，在這些地區(qū)的橋梁尤其是高墩橋梁所面臨的地震威脅更加突出。高墩本身自重就大，墩頂承受的橋跨荷載也比一般橋墩大，這兩點(diǎn)皆不利于抗震[3]；高階振型的貢獻(xiàn)大、相鄰橋墩高度相差很大也使得其地震反非常特殊[4]，在強(qiáng)地震作用下高墩橋梁的反應(yīng)與低墩橋梁相比具有明顯的非線性行為[5]。當(dāng)前橋梁抗震設(shè)計(jì)方法包括：延性抗震設(shè)計(jì)和減、隔震設(shè)計(jì)[6]，延性抗震已被廣泛采用[7]。我國(guó)的公路抗震規(guī)范[8]、我國(guó)臺(tái)灣鐵路規(guī)范[9]、歐洲抗震規(guī)范[10]和日本抗震設(shè)計(jì)要求[11]均未針

蘭州交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文表明，結(jié)構(gòu)的搖擺有利于削弱結(jié)構(gòu)在地震中的反應(yīng)。文獻(xiàn)[34]指出剛體的尺寸與低晃頻率對(duì)搖擺反應(yīng)有巨大的影響。另外，文獻(xiàn)[35]研究了剛體在彈簧約束后的搖擺，結(jié)果顯示細(xì)長(zhǎng)剛體受到低頻搖晃時(shí)，彈塑性彈簧的約束效果最明顯。在早期基礎(chǔ)理論中，僅分析了剛體的滑動(dòng)和搖擺反應(yīng)，卻忽略了結(jié)構(gòu)的變形。隨著人們對(duì)基礎(chǔ)問(wèn)題的深入探索，與之有關(guān)的各種試驗(yàn)研究也是越來(lái)越多。美國(guó)加州大學(xué)近年來(lái)進(jìn)行了橋梁基礎(chǔ)搖擺隔震方面的試驗(yàn)研究，研究顯示基礎(chǔ)搖時(shí)候，基底的土可以有效地消耗地震能量，但會(huì)發(fā)生永久變形。日本東京工業(yè)大學(xué)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)與數(shù)值分析兩個(gè)手段，探索了橋梁基礎(chǔ)隔震，其研究表明阻尼比對(duì)分析有著較大的影響。我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)一高校研究結(jié)果表明，橋梁基礎(chǔ)搖擺可以降低墩底性變形，但會(huì)增大墩頂位移。文獻(xiàn)[36]采用數(shù)值模擬和模型試驗(yàn)兩種方法，分析了后擴(kuò)大基礎(chǔ)的非線性地震反應(yīng)。

蘭州交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文表明，結(jié)構(gòu)的搖擺有利于削弱結(jié)構(gòu)在地震中的反應(yīng)。文獻(xiàn)[34]指出剛體的尺寸與低晃頻率對(duì)搖擺反應(yīng)有巨大的影響。另外，文獻(xiàn)[35]研究了剛體在彈簧約束后的搖擺，結(jié)果顯示細(xì)長(zhǎng)剛體受到低頻搖晃時(shí)，彈塑性彈簧的約束效果最明顯。在早期基礎(chǔ)理論中，僅分析了剛體的滑動(dòng)和搖擺反應(yīng)，卻忽略了結(jié)構(gòu)的變形。隨著人們對(duì)基礎(chǔ)問(wèn)題的深入探索，與之有關(guān)的各種試驗(yàn)研究也是越來(lái)越多。美國(guó)加州大學(xué)近年來(lái)進(jìn)行了橋梁基礎(chǔ)搖擺隔震方面的試驗(yàn)研究，研究顯示基礎(chǔ)搖時(shí)候，基底的土可以有效地消耗地震能量，但會(huì)發(fā)生永久變形。日本東京工業(yè)大學(xué)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)與數(shù)值分析兩個(gè)手段，探索了橋梁基礎(chǔ)隔震，其研究表明阻尼比對(duì)分析有著較大的影響。我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)一高校研究結(jié)果表明，橋梁基礎(chǔ)搖擺可以降低墩底性變形，但會(huì)增大墩頂位移。文獻(xiàn)[36]采用數(shù)值模擬和模型試驗(yàn)兩種方法，分析了后擴(kuò)大基礎(chǔ)的非線性地震反應(yīng)。

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4 記者 張居正;我省中小學(xué)校舍安全工程采用隔震技術(shù)[N];云南政協(xié)報(bào);2010年

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本文編號(hào)：2745887