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《哈尔滨工业大学》 2011年
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聚氨酯粉煤灰复合材料在桥梁结构抗震加固工程中的应用研究

李永学  
【摘要】:自1971年美国加州发生了圣费尔南多大地震以来,延性抗震设计理论便逐渐取代了单一的强度设计理论,成为了世界各国桥梁工程抗震设计的主流。目前,美国、日本等世界工程抗震先进国家的桥梁抗震设计规范均采用了延性抗震设计理论作为其设计的主要依据。 5.12汶川特大地震后,国家交通运输部颁布了新的《公路桥梁抗震设计细则》“细则”中首次引入了延性抗震设计理论的概念,我国桥梁抗震设计方法实现了从弹性设计理论向弹塑性设计理论的转变。但是,我国以前的桥梁抗震设计一直采用1989年颁布的《公路工程抗震设计规范》“规范”中使用的综合安全系数Cz不但忽略了结构延性在桥梁抗震问题中的重要性,而且缺乏对既有桥梁结构的延性评估。因此,面对我国众多处于地震高发地点的桥梁,如何采用科学手段对它们的延性抗震能力进行分析,并对其中不满足延性要求的进行必要的抗震加固,是摆在从事桥梁工程抗震研究工作者面前急需解决的重要研究课题之一。 本论文首先通过学习,初步掌握了桥梁延性抗震设计理论,在此基础上结合我国桥梁工程技术特点利用C语言编制了“钢筋混凝土桥墩抗震安全性能评价”程序,提出了既有钢筋混凝土矩形截面桥墩结构的抗震安全性能的评估方法;其次,针对不满足“新规范”规定的抗震安全性能的桥墩结构,介绍了由所属课题组研究开发的新型PUFA抗震加固材料,并通过理论计算明确了利用新型桥梁抗震加固材料PUFA对既有钢筋混凝土桥墩结构的加固效果。本论文的主要研究内容与成果如下: 1.利用钢筋和混凝土的应力与应变关系,理论推导出矩形截面弯矩与曲率的弹塑性关系(M-Φ曲线)以及钢筋混凝土桥墩结构的水平力与水平位移的非线性关系(P-Δ曲线),并利用延性抗震设计理论编制了桥墩抗震安全性能评估计算程序; 2.通过对钢筋混凝土桥墩实验结果的数值模拟计算,验证了上述钢筋混凝土桥墩抗震安全性能评估计算程序的正确性; 3.通过材料试验进一步介绍了所属课题组自主研发的新型PUFA抗震加固材料的各种力学关系,提出了利用PUFA材料进行外包约束混凝土后,核心混凝土的本构关系分析模型的推导与求解,为今后相关有限元计算提供了依据。 4.通过对新型PUFA材料加固既有钢筋混凝土桥墩结构的数值模拟计算,验证了利用PUFA材料进行抗震加固的良好效果;
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:U444

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