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《四川大学》 2002年
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钢管混凝土拱桥抗震性能研究

熊峰  
【摘要】: 钢管混凝土拱桥由于承载力高、跨越能力强、抗震性能好、施工方便而发展迅速。截止目前我国已建成100余座,取得了巨大的经济效益。我国是多地震的国家,钢管混凝土拱桥在地震区的应用也越来越广泛。鉴于钢管混凝土拱桥属于新桥型,迄今尚无经历过强震考验的实例,抗震理论研究刚刚起步,设计体系还未建成,目前还没有专门的设计规范。故其抗震性能的研究,动力分析方法的建立,抗震设计原则的确定,对桥梁工程界是一项十分迫切的工作。 本文在土木工程防灾国家重点实验室开放基金的支助下,系统地进行了钢管混凝土拱桥抗震性能研究,其目的在于为工程设计提供一个可供参考的钢管混凝土拱桥抗震设计方法,为设计理论的发展打下基础。本文主要成果为: 1.首次完成了钢管混凝土拱桥模型振动台试验,采用实体模型揭示了下承式钢管混凝土拱桥在地震动作用下的动力特点和破坏形态,得到了较为可靠的动力特性和地震反应数据,填补了钢管混凝土拱桥结构动力性能试验研究的空白。为三维钢管混凝土非线性时程分析模型提供了验证依据、为钢管混凝土拱桥抗震设计积累了基础资料。 2.建立了钢管混凝土拱桥三维空间非线性时程分析模型,提出了钢管混凝土构件在双向弯矩、扭矩和轴力共同作用下的屈服面方程,利用弹塑性理论,推导了本构关系和弹塑性刚度矩阵,实现了钢管混凝土拱桥的非线性时程分析,有利于了解拱桥在地震作用下的动力响应。 3.根据钢管混凝土拱桥构件受力特性,提出了一个适合钢管混凝土非线性分析的三向受力混凝土的本构模型,推导了混凝土开裂时三维应力空间单元 四川大学傅士学位论文 应力释放计算公式,建立了三维非线性有限元分析模型。利用该模型能计算钢 管混凝土构件在各种荷载作用下的受力-变形全过程,确定其极限承载能力和 延性性能。 4.借鉴目前先进的抗震思想,提出了钢管混凝土拱桥抗震设计原则、抗 震设防标准和两阶段抗震设计方法。分析了钢管混凝土拱桥的动力特性,提出 了桥型设计的抗震概念,初步建立了钢管混凝土拱桥抗震设计理论体系。
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