分段组装空心墩的抗震性能分析

分段组装空心墩的抗震性能分析

随着国家城市化进程的推进及可持续发展战略的实施,国家对桥梁结构的高效率、生态化建设提出了更高的要求。传统的现浇混凝土桥墩施工方式的落后已经无法满足桥梁建设周期的需求,并且当桥墩受到强烈地震作用时,较大的残余位移将使其难以修复。节段拼装桥墩作为在上世纪末方才开始推广使用的新型形式桥墩,在我国处于研究与工程运用的起步阶段。与现浇混凝土桥墩相比较,其具有残余位移小,耗能能力弱的特点。使用节段拼装桥墩替代传统现浇混凝土桥墩,减小桥墩地震作用下的残余位移,使桥墩更易修复,显然具有积极的经济意义与社会意义。本文基于Open Sees数值仿真分析平台,以一组典型的节段拼装空心墩试件为研究对象,提出了可准确分析节段拼装桥墩抗震性能的数值分析模型,并利用新型模型对节段拼装桥墩在地震作用下的响应特点进行分析与归纳总结。本文主要研究内容与贡献如下:(1)对节段拼装桥墩的发展历程进行系统归纳,并总结利用纤维模型法分析节段拼装桥墩抗震性能的优缺点。(2)基于Open Sees数值仿真分析平台,对原有节段拼装桥墩纤维模型法进行仿真改进,建立墩底多弹簧桁架模型替代原有纤维模型法中利用纤维单元配合Concrete01模拟接缝的方法,对原有节段拼装桥墩纤维模型计算不易收敛的问题进行改善,解决原有仿真方法计算结果与实验结果对比拟合度不佳的问题。改进模型可准确模拟节段拼装桥墩在拟静力作用下墩底接缝混凝土压碎破坏的现象,可以对节段拼装桥墩的抗震性能进行定性与定量的分析。(3)鉴于无粘结预应力筋为节段拼装空心墩的重要组成部分,以无粘结预应力筋配筋率、布置形式,轴压比为研究变量,并与不同剪跨比的桥墩进行组合,以墩顶最大位移角,残余位移角为研究指标,使用IDA分析方式分析节段拼装空心墩在近远场地震动下的响应特点,明确其在地震作用下动力响应的变化规律,并针对无粘结预应力筋在节段拼装空心墩中的参数设计提供参考性建议。(4)耗能钢筋作为节段拼装桥墩常用的耗能装置,能一定程度提高节段拼装桥墩的耗能性能,但同时也会增加桥墩在地震作用下产生的残余位移。目前耗能钢筋在地震作用下对桥墩的地震响应影响并不明确,因此以耗能钢筋配筋率作为研究变量,探究了耗能钢筋对节段拼装空心墩在地震作用下动力响应的影响,并针对耗能钢筋配筋率在节段拼装空心墩中的合理设置提供参考性建议。

基本信息

题目节段拼装空心墩抗震性能分析
文献类型硕士论文
作者詹太锋
作者单位北京交通大学
导师赵冠远
文献来源北京交通大学
发表年份2020
学科分类工程科技Ⅱ辑
专业分类公路与水路运输
分类号U442.55
关键词节段拼装空心墩,纤维模型法,多弹簧桁架模型,残余位移角,最大位移角
总页数:95
文件大小:5211K

论文目录

致谢
中文摘要
ABSTRACT
1 绪论
  1.1 研究背景与研究意义
  1.2 国内外研究现状
    1.2.1 节段拼装桥墩抗震性能研究现状
    1.2.2 空心墩研究现状
    1.2.3 节段拼装桥墩纤维模型法研究现状
  1.3 现有研究存在的不足
  1.4 本文研究内容与技术路线
    1.4.1 本文主要研究内容
    1.4.2 技术路线
2 节段拼装空心墩数值仿真模型建立与抗震性能分析
  2.1 引言
  2.2 数值仿真模型的建立
    2.2.1 Open Sees仿真平台简介
    2.2.2 纤维单元简介
    2.2.3 实验介绍
    2.2.4 材料本构的选取
    2.2.5 模型单元的选取
    2.2.6 数值分析模型建立
  2.3 数值仿真模型验证与对比分析
    2.3.1 滞回曲线
    2.3.2 骨架曲线
    2.3.3 耗能性能
    2.3.4 刚度
    2.3.5 延性
    2.3.6 残余位移
  2.4 本章小结
3 无粘结预应力筋对节段拼装空心墩残余变形影响分析
  3.1 引言
  3.2 工况设置
  3.3 近断层地震动选取
  3.4 预应力筋最大应力对比
  3.5 桥墩最大位移角对比
  3.6 预应力筋最大应力与墩顶最大变形关系
  3.7 桥墩残余位移角对比
  3.8 本章小结
4 耗能钢筋对节段拼装空心墩残余变形影响分析
  4.1 引言
  4.2 工况设置
  4.3 预应力筋最大应力对比
  4.4 桥墩最大位移角对比
  4.5 预应力筋最大应力与墩顶最大变形关系分析
  4.6 桥墩残余位移角对比
  4.7 本章小结
5 结论与展望
  5.1 结论
  5.2 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
学位论文数据集

参考文献

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