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【6h】

不同配筋水平下城市轨道交通桥梁的概率性地震损伤特性研究

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致谢

摘要

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.2.1轨道交通桥梁抗震研究现状

1.2.2 RC桥墩配筋水平的研究现状

1.3本文主要研究内容

1.4本文研究的技术路线

2桥梁地震易损性分析基本理论

2.1 基于性能的概率性抗震设计方法

2.2地震易损性分析方法

2.2.1基于经验的地震易损性分析

2.2.2基于解析的地震易损性分析

2.2.3理论易损性曲线的建立方法

2.3 IDA分析方法

2.3.1基本原理

2.3.2地震动强度指标

2.3.3结构损伤指标

2.3.4多地震动记录IDA曲线的统计

2.3.5不确定性分析

2.4基于IDA方法的结构易损性分析

2.5本章小结

3 基于OpenSEES的城市轨道交通桥梁有限元建模

3.1 OpenSEES程序介绍

3.2工程背景

3.3桥梁有限元模型的建立

3.3.1主梁的模拟

3.3.2支座的模拟

3.3.3墩柱非线性的模拟

3.3.4桩-土相互作用模拟

3.3.5轨道结构和后继结构的模拟

3.4结构自振特性分析

3.5本章小结

4城市轨道交通桥梁的IDA分析

4.1地震波的选取

4.2桥墩损伤判断准则

4.2.1桥墩损伤指标的确定

4.2.2桥墩损伤等级划分

4.3桥墩IDA分析

4.3.1 IDA分析结果

4.3.2 IDA分位曲线

4.4配筋对桥墩损伤特性的影响

4.4.1 不同配筋水平下桥墩截面的弯矩-曲率特性分析

4.4.2纵筋直径对桥墩损伤特性的影响

4.4.3 纵筋数量对桥墩损伤特性的影响

4.4.4配筋率一定时纵筋组合形式对桥墩损伤特性的影响

4.4.5箍筋间距对桥墩损伤特性的影响

4.5本章小结

5基于IDA的城市轨道交通桥梁地震易损性研究

5.1原桥模型易损性分析

5.2纵筋直径对桥墩易损性的影响

5.3纵筋数量对桥墩易损性的影响

5.4配筋率—定时纵筋组合形式对桥墩易损性的影响

5.4.1配筋率0.704%

5.4.2配筋率0.621%

5.5箍筋间距对桥墩易损性的影响

5.6本章小结

6.1结论

6.2展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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摘要

随着我国城市轨道交通的快速发展,城轨高架桥梁不断建设,成为城市轨道交通一种重要的线下基础形式。但是,目前对于城轨高架桥梁的地震损伤特性尤其是桥墩不同配筋水平下的概率性损伤特性的研究还处于空白状态。本文以深圳地铁某大跨度连续梁桥为工程背景,选取成组强震记录为输入,运用非线性IDA时程分析方法,对城市轨道交通连续梁桥进行了不同配筋水平下的地震易损性分析。主要研究工作如下:
  (1)采用OpenSEES有限元平台,考虑桥梁基础的桩-土相互作用效应,分别建立考虑轨道系统与不考虑轨道系统的非线性桥梁模型,并对比分析了轨道系统对城市轨道交通桥梁自振特性的影响。
  (2)选取15条地震波,对其地震动峰值加速度进行调幅,运用IDA方法,对城市轨道交通桥梁进行非线性动力时程分析,绘制出桥墩以墩底曲率为损伤指标的IDA曲线和各概率分位曲线,依据破坏状态和损伤等级的评定标准,对城市轨道交通桥梁在不同地震动强度下的损伤状态进行评估。
  (3)通过设置改变纵筋直径、改变纵筋数量、在纵筋率一定的前提下改变纵筋直径以及改变箍筋间距四种工况类别,分析了不同配筋水平下桥墩关键截面的弯矩-曲率特性,并开展了全桥模型的IDA分析。分别计算求取各个工况下桥梁模型的IDA概率分位曲线,并对不同工况类别下各模型的概率分位曲线进行对比分析,讨论纵筋率、配箍率的变化和纵筋率保持一致时纵筋直径的变化对桥墩在地震作用下损伤特性的影响。
  (4)采用易损性分析方法,基于IDA分析结果,对原桥模型和各改变配筋水平的桥梁模型进行易损性分析,通过线性回归方法建立地震动需求参数和地震动强度指标的函数关系,求得各破坏状态的超越概率公式,建立易损性曲线,对比分析其在不同强度地震激励下达到不同破坏状态的超越概率,以研究改变纵筋直径、改变纵筋数量、纵筋率保持一致改变纵筋直径和改变箍筋间距对城市轨道交通桥梁地震损伤概率水平的影响特性。

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