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桥梁抗震弹塑性分析方法对比研究

于继克  
【摘要】:延性抗震设计方法的提出,使结构弹塑性抗震分析方法研究得到广泛关注。结构弹塑性抗震分析方法主要包括动力时程法和等效线弹性分析方法。动力时程法是一种相对精细的计算方法,但因其计算相对复杂且工作量较大,计算精度在很大程度上取决于地震波和阻尼参数的选取,同时每一次计算只能得到结构随机地震响应的一个样本,这影响了该方法的实用性。因此,长期以来,国内外研究人员对等效线弹性分析方法开展了大量研究,以期望得到更加简单和方便应用的分析方法。等效线弹性分析方法包括单振型反应谱法和多振型反应谱法,目前,国内外的桥梁抗震设计规范针对满足一定条件的结构相对简单和规则的桥梁,定义为规则桥梁,其动力响应主要由一阶振型控制,可以采用单振型反应谱法进行抗震分析。《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01 2008)参考国外相关规范,定义了规则桥梁,并规定针对规则桥梁,可以采用单振型反应谱法进行抗震分析,对其它桥梁,则应采用非线性动力时程法进行抗震分析。在《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01 2008)的修订工作中,希望拓展等效线弹性分析方法的应用范围,将多振型反应谱法拓展到非规则桥梁的抗震分析,因此需要对其适用性进行研究。本论文以新规范修订为契机,对规范修订中的部分内容进行了初步研究。本论文的主要研究工作如下:(1)对墩柱位移延性系数计算思路和计算步骤进行梳理,并结合工程实例对墩柱位移延性系数具体计算方法和注意事项进行说明,为新规范的修订以及广大工程人员提供参考。(2)结合工程实例,对常规桥梁等效线弹性分析方法地震位移修正系数进行初步研究。研究结果表明,对于我国的常规桥梁,绝大部分情况下,基本上都符合等位移原理,即在等效线弹性分析方法中考虑弹塑性效应的地震位移不需要修正,只有极个别情况下才需要修正,且修正量很小。(3)结合规范修订需求,对等效线弹性分析方法(单振型反应谱法和多振型反应谱法)的适用性进行了初步研究。研究表明,对于我国的常规桥梁,绝大部分情况下,等效线弹性分析方法是适用的;单振型反应谱法适用于规则桥梁的地震响应计算,多振型反应谱法同时适用于规则桥梁和非规则桥梁的地震响应计算。(4)以西南地区某连续刚构桥为例,对新规范中提出的等效线弹性计算方法具体计算步骤进行说明,并结合新规范报批稿,对该桥进行E1地震作用下的强度验算和E2地震作用下的变形验算。


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