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大跨度箱形梁结构剪力滞效应及非线性抗震性能研究

吴高峰  
【摘要】:本论文主要针对大跨度箱形截面梁结构剪力滞效应和结构非线性抗震性能进行了较深入的理论分析和一定的试验对比研究。 桥梁结构跨径越大,要求结构的自重越轻,箱形梁结构宽而薄的翼缘在压、弯荷载共同作用下,其正应力的分布越复杂,剪力滞现象越严重。因而必须对其实际受力状态进行详细的分析,方能确保桥梁结构的安全,这也是设计部门当前的迫切要求。同时,由桥梁震害可知,在强震作用下,大跨度桥梁结构多处于非线性状态,如桥墩屈服、支座位移过大导致落梁等等。因此,认识桥梁结构在强震作用下的破坏机理、发展非线性分析方法、建立有效的分析工具,对于提高大跨度桥梁结构抗震分析、设计水平具有重要的意义。针对以上问题,本论文的主要工作和研究成果如下: (1)采用全桥结构三维有限元仿真分析理论和方法,进行斜拉桥箱形梁结构在静载和地震动载荷作用下的剪力滞效应对比仿真分析。在分析箱形梁结构剪力滞效应时,不仅分析了箱形梁结构在静载荷作用下的剪力滞效应,而且首次考虑了结构在地震动载荷作用下的剪力滞效应,并通过对比得出了结构在静载和地震动载荷作用下不同的剪力滞分布规律,为剪力滞效应的研究开辟一条新的途径。同时进行了斜拉桥结构全桥缩尺模型试验,建立全桥变截面连续箱梁有机玻璃模型,进行自重、二期恒载作用下的剪力滞效应试验研究,测量得到剪力滞效应的应力分布规律,并将其结果与全桥结构有限元仿真分析计算结果进行对比,从而验证了本文所采用的板壳有限元模型的正确性与适用性。 (2)在地震非线性时程反应分析理论基础上,对不同恢复力特性隔震器的设置对桥梁结构的非线性动力反应减震效果的影响进行了对比研究,即研究了具有隔震支座桥梁的隔震机理。这些新研究成果对改进桥梁支座的隔震设计方法或标准提供了重要的参考。 (3)基于结构弹塑性抗震分析理论,对于钢筋混凝土桥墩采用考虑刚度退化的武田三线性恢复力模型,编制了结构弹塑性抗震分析软件,并对结构成功地进行了弹塑性地震时程反应分析,从而弥补目前通用程序非线性功能的不足。


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