梁式橋是我國(guó)公路、市政橋梁最為普遍的橋梁結(jié)構(gòu)形式,雙柱式橋墩則是梁式橋最為常用的下部結(jié)構(gòu)形式之一。雙柱式橋墩一般是由墩柱、蓋梁、柱間系梁等組成的多次超靜定結(jié)構(gòu),柱間橫系梁能直接影響結(jié)構(gòu)的橫向內(nèi)力分布,進(jìn)而會(huì)影響到雙柱墩的抗震性能和破壞模式。目前,系梁在常規(guī)設(shè)計(jì)中按照構(gòu)造要求進(jìn)行設(shè)置,但在橫向地震作用下,系梁的設(shè)置對(duì)雙柱墩的抗震性能的影響有待進(jìn)一步分析研究。本文以研究橫系梁設(shè)置對(duì)雙柱墩的抗震性能影響為主要目的,采用OpenSees有限元軟件中的非線性纖維單元,建立12m、18m和24m三種不同墩高有蓋梁雙柱墩有限元模型,并基于擬靜力分析方法,對(duì)設(shè)置橫系梁的雙柱墩進(jìn)行抗震性能對(duì)比分析,同時(shí)對(duì)橫系梁的設(shè)置道數(shù)、設(shè)置位置和系梁與墩柱的剛度比值進(jìn)行探討和優(yōu)化分析,主要包括以下內(nèi)容:(1)基于OpenSees有限元軟件,采用非線性纖維單元,對(duì)4根框架柱和框架倒塌試驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬,將試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析,得到了采用OpenSees中的非線性纖維單元、利用Concrete02混凝土模型和Stee102鋼筋模型建立的用于后續(xù)分析雙柱墩的基準(zhǔn)有限元模型,該基準(zhǔn)有限元模型的數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合良好、可合理有效的模擬擬靜力試驗(yàn)加載的鋼筋混凝土框架柱和框架結(jié)構(gòu);(2)對(duì)雙柱墩中不設(shè)橫系梁、設(shè)一道橫系梁和兩道橫系梁三種模型進(jìn)行擬靜力分析,從雙柱墩的抗震性能、內(nèi)力和節(jié)點(diǎn)位移三方面進(jìn)行對(duì)比,表明在橫向往復(fù)荷載作用下,設(shè)置橫系梁雙柱墩較無橫系梁雙柱墩,可提高雙柱墩的等效黏結(jié)阻尼系數(shù)he值;降低墩頂和墩底的彎矩值,增大結(jié)構(gòu)橫向抗彎剛度,減小墩柱的橫向位移;得到了設(shè)置橫系梁可提高有蓋梁雙柱墩的橫向承載能力,增強(qiáng)其耗能效果的結(jié)論。(3)建立12m、18m和24m三種不同墩高有蓋梁雙柱墩有限元模型,采用擬靜力分析方法,對(duì)橋梁雙柱墩中橫系梁的設(shè)置位置和橫系梁剛度相對(duì)墩柱剛度比值,從滯回曲線、等效黏滯阻尼系數(shù)、等效剛度、骨架曲線參數(shù)、位移延性系數(shù)和內(nèi)力分布等情況進(jìn)行對(duì)比分析,表明橫系梁的設(shè)置位置會(huì)影響雙柱墩在橫向往復(fù)荷載作用下的內(nèi)力分配,對(duì)雙柱墩的抗震耗能效果存在一定的影響,但效果不顯著;單道橫系梁設(shè)置于雙柱墩墩柱中間位置和雙柱墩設(shè)置兩道橫系梁時(shí),第一道橫系梁設(shè)置于墩柱高度的0.3H~0.4H范圍,第二道橫系梁設(shè)置于墩柱高度的0.6H為最佳位置,能達(dá)到很好的耗能效果,并具有較好的延性能力;橫系梁剛度對(duì)雙柱墩在橫向水平力作用下的內(nèi)力分配影響顯著,系梁剛度的增大,會(huì)引起墩身彎矩的增大,降低在單位水平力作用下,墩頂、墩底所承擔(dān)的彎矩;設(shè)置單道橫系梁與設(shè)置兩道橫系梁時(shí),橫系梁剛度相對(duì)墩柱最佳剛度比值都為0.3-0.7,可達(dá)到良好的抗震耗能效果。
【學(xué)位單位】：沈陽建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U442.55;U443.22
【部分圖文】：

（ｃ）雙柱墩３邐（ｄ）雙柱墩４逡逑圖１．１地震區(qū)雙柱墩損壞情況逡逑Ｆｉｇ邋１．１邋Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ邋ｄｏｕｂｌｅ邋ｃｏｌｕｍｎ邋ｐｉｅｒ邋ｄａｍａｇｅ逡逑雙柱式橋鐓是我國(guó)公路、市政橋梁常用的下部結(jié)構(gòu)形式，一般由蓋梁、墩柱組成，在逡逑墩柱高度較高ａ大于７ｍ）時(shí)，墩柱間會(huì)增設(shè)橫系梁，蓋梁、墩柱及墩柱間系梁共同組成逡逑多次超靜定的雙柱式橋墩結(jié)構(gòu)，墩柱下通常設(shè)有樁基礎(chǔ)。在地震作用下，進(jìn)行橫橋向抗震逡逑設(shè)計(jì)時(shí)，橋墩的墩底和墩頂位置為雙柱墩的塑性鉸，而在近些年的地震發(fā)生情況來看，墩逡逑柱墩身與橫系梁相交的節(jié)點(diǎn)位置容易發(fā)生破壞，與最初的預(yù)期和設(shè)計(jì)塑性鉸位置不同，給逡逑工作人員的修復(fù)工作帶來的巨大的困難。逡逑１．２研究現(xiàn)狀及存在的主要問題逡逑１．２．１雙柱墩的研宄現(xiàn)狀逡逑雙柱式橋墩、墩柱間橫系梁及橋墩蓋梁形成的門式框架是多次超靜定結(jié)構(gòu)，橫系梁剛逡逑

圖２．１纖維截面逡逑Ｆｉｇ邋２．１邋Ｆｉｂｅｒ邋ｃｒｏｓｓ邋ｓｅｃｔｉｏｎ逡逑凝土構(gòu)件的橫斷面，根據(jù)人為的合理劃分有該構(gòu)件所用材料的力學(xué)特性，包括混凝材料特性準(zhǔn)確的反應(yīng)，具有較高的理論準(zhǔn)下假設(shè)：逡逑間的滑移不考慮；逡逑－０）關(guān)系，不受剪力作用的影響；逡逑變的關(guān)系變化，不考慮濕度、溫度和時(shí)間維模型時(shí)，應(yīng)分別對(duì)鋼筋、混凝土進(jìn)行截導(dǎo)致其對(duì)應(yīng)的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系不同，包含約如下所示：逡逑邋＜－ＧＪ邋￥ＧＪ＞邋｛逡逑邋ＳｍａｔＴａｇ逡逑

邐ｓｔｅｅｌ邋ｌａｙｅｒ逡逑ｒａｄｉｕｓ逡逑圖２．１纖維截面逡逑Ｆｉｇ邋２．１邋Ｆｉｂｅｒ邋ｃｒｏｓｓ邋ｓｅｃｔｉｏｎ逡逑纖維截面是將鋼筋混凝土構(gòu)件的橫斷面，根據(jù)人為的合理劃分，劃分為眾多離散小截逡逑面；其中每個(gè)小截面都具有該構(gòu)件所用材料的力學(xué)特性，包括混凝土和鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)逡逑系，進(jìn)而能使截面特性和材料特性準(zhǔn)確的反應(yīng)，具有較高的理論準(zhǔn)確性。其在參與受力、逡逑承載時(shí)，一般認(rèn)為服從如下假設(shè)：逡逑（１）

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2833705