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地震作用下木—混凝土组合梁桥易损性分析

陈子昂  
【摘要】:桥梁是公路或铁路等生命线中重要组成部分,是关键性枢纽。在地震发生时桥梁往往最易损坏,例如2010年中国青海玉树7.9级地震,2011年日本福岛9.0级地震等,桥梁破坏倒塌的案例随处可见。为减轻地震发生后次生灾害,桥梁在抗震救灾中具有至关重要的作用。桥梁抗震设计和地震风险评估基于桥梁地震易损性分析,对桥梁地震易损性分析有助于预测桥梁结构在地震发生时产生的破坏,也有利于桥梁抗震设计。木-混凝土组合结构属于一种新型结构,相对于钢筋混凝土结构具有能耗低、质量轻、抗震性能好等特点。国内未对木-混凝土组合桥梁地震作用下的易损性进行研究分析,所以开展对其的研究十分必要且有意义。易损性曲线是地震易损性分析中的有效工具,在各国得到广泛应用。本文以一座实际木-混凝土组合梁桥为例,主要做了以下几个方面的研究:(1)选取螺栓连接件与墩柱两种桥梁构件进行易损性分析,确定螺栓连接件与墩柱损伤等级与损伤指标的关系。地震动强度采用地面峰值加速度(PGA)作为分析参数。根据桥梁结构的场地条件选取了 100条地震波,采用Midas Civil建立桥梁有限元模型,并对桥梁结构进行地震作用下的非线性动力时程分析,得到每一条地震波对应的最大滑移量与墩顶最大位移。(2)对地震作用下木-混凝土组合梁桥进行了易损性分析,结合桥梁结构的损伤指标分析了桥梁结构的地震易损性,得到对应不同地震动强度下结构的破坏概率。并分析了同结构尺寸的钢筋混凝土梁桥易损性,比较其抗震性能。(3)对地震作用下木-混凝土组合梁桥的易损性进行了参数分析。在其他条件不变的基础上,对桥梁结构的易损性进行参数分析,研究螺栓连接件间距布置,墩柱高度与上部结构质量变化对结构易损性的影响。(4)结合木-混凝土组合梁桥易损性参数分析的结果,表明减小螺栓间距能够较好地增加桥梁的抗震性能;在合理尺寸下,墩柱高度越高和上部质量越小,桥梁的抗震性能很好。


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