近场脉冲型地震动横向激励下...B双柱式桥墩结构易损性分析_董慧慧.pdf
《近场脉冲型地震动横向激励下...B双柱式桥墩结构易损性分析_董慧慧.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《近场脉冲型地震动横向激励下...B双柱式桥墩结构易损性分析_董慧慧.pdf(15页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 卷 第 期 年 月北京工业大学学报 近场脉冲型地震动横向激励下附加 双柱式桥墩结构易损性分析董慧慧,李 辉,杜修力(北京工业大学城市建设学部,北京)摘 要:为了研究桥墩结构的震后功能可恢复性,针对附加自复位耗能支撑(,)双柱式桥墩结构进行基于增量动力分析方法的地震易损性分析,采用最大侧移率和残余侧移率作为性能指标,系统探讨其在近场脉冲型地震动作用下的失效概率 为了对比分析,同时选取 条远场无脉冲型地震动记录对附加 桥墩结构进行了易损性分析 结果表明:在小震作用下,仅为桥墩结构提供刚度和承载力,在大震作用下还可提供耗能能力,同时可以提供良好的自复位能力;附加 可有效降低桥墩结构在近场脉冲型地
2、震动作用下的失效概率(最大侧移率和残余侧移率),特别是残余侧移率;附加 桥墩结构在近场脉冲型地震动作用下的失效概率大于远场无脉冲型地震动作用下的失效概率 自复位耗能支撑可有效减小桥墩结构的失效概率,提高桥墩结构的抗震性能关键词:近场脉冲型地震动;自复位耗能支撑;双柱式桥墩;最大侧移率;残余侧移率;易损性分析中图分类号:文献标志码:文章编号:():收稿日期:;修回日期:基金项目:国家自然科学基金资助项目()作者简介:董慧慧(),女,讲师,主要从事桥梁抗震方面的研究,:,(,):,(),第 期董慧慧,等:近场脉冲型地震动横向激励下附加 双柱式桥墩结构易损性分析:;桥梁结构作为重要的交通生命线,在地
3、震作用下一旦发生损伤破坏,不仅会使桥梁结构丧失使用功能,严重时可能会发生坍塌,造成人员伤亡,严重影响震后的应急救援行动,造成巨大的间接损失而近场脉冲型地震动具有明显的长周期和速度脉冲,在短时间内对结构输入大量的地震能量,使结构产生更为严重的损伤破坏 因此,越来越多的学者开始关注近场脉冲型地震动对结构的影响 唐玉红等对单层单跨钢筋混凝土框架结构进行振动台模拟试验,并对试验结果进行分析,得出近场脉冲型地震动会导致钢筋混凝土结构发生更为严重的损伤破坏 翟长海等研究钢筋混凝土大跨刚构桥横桥向在近场脉冲型地震动作用下的反应,得出近场脉冲型地震动引起的桥梁反应比非脉冲型地震动引起的桥梁反应强烈 等研究典型
4、的公路三跨连续梁桥在近场脉冲型地震动作用下的反应,结果表明考虑含有脉冲的近场地震动,将增大连续梁桥结构的地震反应 刘洋等对型钢混凝土组合结构桥梁进行动力时程分析,得出近场脉冲型地震动引起的桥梁结构反应更为严重 等为了研究近场脉冲型地震动对桥墩抗震性能的影响,进行振动台试验,结果表明在近场脉冲型地震动作用下桥墩存在较大的残余位移 马海滨等研究近场脉冲型地震动作用下公路常规梁桥的震后残余位移,结果表明结构残余位移总体上随速度脉冲幅值的增大而增大 残余位移的存在会严重降低结构抵抗余震的能力,特别是当残余侧移率大于.时,结构的修复成本将大于重建成本 因此发展具有优良自复位能力的桥梁结构具有十分重要的意
5、义为了减小甚至消除残余位移,学者提出自复位结构体系 自复位结构体系主要分为 类:摇摆结构、预拉节点结构、自复位耗能支撑结构其中摇摆结构和预拉节点结构多用于新建结构,而自复位耗能支撑结构不仅可以用于新建结构还可以用于已有结构的加固改造 自复位耗能支撑拥有良好的耗能能力和自复位能力,目前自复位耗能支撑主要应用于框架结构 等提出一种自复位摩擦耗能支撑,将该支撑装置应用于 层和 层框架并与传统防屈曲支撑进行比较,结果表明该支撑可以有效减少框架结构的残余位移 徐龙河等将预压弹簧自恢复耗能支撑用于单榀钢框架,分析结果表明该支撑基本消除了钢框架的残余位移 刘璐等提出一种自复位防屈曲支撑,将该支撑用于一个 层
6、钢框架,结果表明该支撑可以有效减小钢框架的最大位移,其残余位移基本为零 谢钦等将自复位耗能支撑用于 层钢框架,动力时程分析结果表明自复位耗能支撑可以有效减小钢框架的残余位移 目前将自复位耗能支撑用于桥梁结构的研究较少 徐龙河等将预压弹簧自恢复耗能支撑应用于斜拉桥的桥塔,并对附加该支撑的斜拉桥进行动力时程分析,结果表明该支撑可以有效减小桥塔的位移和主梁的残余位移 等发展了一种自复位防屈曲约束支撑,并在钢筋混凝土双柱式桥墩之间安装该支撑,对其进行拟静力试验研究,进一步对附加该支撑的桥梁结构进行了非线性动力时程分析,表明该支撑可有效减小桥梁结构的残余位移目前,将自复位耗能支撑应用于桥梁结构的研究较少
7、,且以往研究仅限于桥梁结构在某几条地震动作用下的地震响应分析,未涉及附加自复位耗能支撑桥墩结构的地震概率分析 单条地震动激励往往难以真实反映桥梁结构的抗震性能,而大量的地震动对桥墩结构进行激励所得到的结果可以有更强的说服力 鉴于此,本文采用附加自复位耗能支撑桥墩结构作为分析对象,同时考虑原桥墩结构和附加防屈曲支撑桥墩结构,选取 条近场脉冲型地震动记录和 条远场无脉冲型地震动记录,通过进行增量动力分析,采用最大侧移率和残余侧移率作为性能指标建立近场脉冲型地震动和远场无脉冲型地震动作用下 种桥墩结构的失效概率曲线,从损伤概率方面系统地评估附加自复位耗能支撑桥墩的抗震性能 桥墩结构模型.桥墩结构选取
8、某山区桥梁墩柱部分,其结构形式如图 所示,为双柱式桥墩结构 每个桥墩直径为.,桥墩高为.,个墩柱中心间距.盖梁截面尺寸为.混凝土采用,钢筋采用,轴压比为.,纵筋配筋率.,配箍率.,保护层厚度为 北 京 工 业 大 学 学 报 年图 双柱式桥墩结构构造简图(单位:)(:)为了提高该双柱式桥墩的抗震性能,拟在桥墩中采用人字形的方式布置支撑,该种布置方式可以使支撑竖直方向的分力相互抵消 由于自复位耗能支撑(,)具有良好的耗能能力和自复位能力,本文支撑拟采用 作为对比,本文选取纯耗能支撑 防屈曲支撑(,),通过耗能内芯产生塑性变形耗散能量 本文考虑 种桥墩结构:原桥墩结构、附加 桥墩结构和附加 桥墩结
9、构本文所附加的支撑可以有效提高桥墩结构的刚度和承载力 支撑作为保险丝构件,应先于桥墩结构进入屈服,因此支撑的屈服位移应小于桥墩结构的屈服位移 根据 等对 核心区的参数研究,本文将支撑设计为可承担桥墩结构水平承载力的 为了对比 和 对桥墩结构抗震性能的影响,本文控制 和 的刚度和屈服强度相同 耗能部分采用,内芯材料采用,截面为十字型,内芯厚度为 ,宽度为 ,面积为 ,自复位部分采用组合碟簧,材料为 内芯采用,十字型截面,内芯厚度为 ,宽度为 ,面积为 .数值模拟采用 软件建立该双柱式桥墩结构的非线性有限元模型,如图 所示 墩柱采用基于非线性的梁柱单元建模,截面采用纤维截面,在纤维截面上相应赋予钢
10、筋和混凝土本构关系 其中墩柱混凝土采用基于 模型的 材料,柱内钢筋采用 材料,混凝土材料参数见表,钢筋材料参数见表 盖梁采用弹性梁单元进行建模,上部荷载为 本文模型分析不考虑土结构相互作用的影响,墩底固定图 附加支撑双柱式桥墩的有限元模型 表 混凝土材料参数 参数核心区保护层抗压强度.峰值应力压应变.屈服后抗压强度.屈服后的应变.抗拉极限强度.表 钢筋材料参数 参数屈服强度.弹性模量 刚度比.第 期董慧慧,等:近场脉冲型地震动横向激励下附加 双柱式桥墩结构易损性分析 和 采用 单元建模,单元只承受轴向力 在 软件中,采用 材料,采用 材料 和 的性能参数见表 表 支撑的设计参数 参数第一刚度(
11、).第二刚度().屈服力 图 为 和 在拟静力荷载作用下的滞回曲线 从图 中可以看出,滞回曲线呈纺锤状,表现出明显的旗帜型,两者均曲线饱满,有稳定的耗能能力,滞回曲线的面积明显大于 滞回曲线的面积 图 给出 和 的累积耗能曲线,从曲线中可以看出 耗能能力几乎是 耗能的 倍,拥有更好的耗能能力图 和 的滞回曲线 图 和 的累积耗能曲线 图 为 种桥墩结构的滞回曲线,附加支撑提高了原桥墩结构的刚度和承载力,且附加 桥墩结构的残余位移明显降低 图 为 种桥墩结构的静力推覆曲线,从图中可以看出,附加支撑桥墩结构的刚度和承载力均得到提高,支撑先于桥墩结构进入屈服,有利于更好地保护桥墩结构 种桥墩结构的自
12、振周期见表 原桥墩结构的自振周期为.,附加支撑之后,桥墩结构的自振周期为.,附加支撑桥墩的自振周期减小图 桥墩结构滞回曲线 图 桥墩结构静力推覆曲线 表 桥墩基本周期 桥墩结构周期 原桥墩结构.附加 桥墩结构.附加 桥墩结构.北 京 工 业 大 学 学 报 年 地震动的选取工程界常用断层距的大小来划分近、远场地震动,但目前这个界限值并未统一,等以 作为近场地震动的限值 本文以断层距 来划分近、远场地震动 近场地震动一般呈现出短持时、高幅值和大脉冲等特性,含有脉冲的近场地震动会对桥墩结构产生更加严重的破坏作用,本文脉冲型地震动的选取方法参考文献依据以上原则,从太平洋地震工程研究中心地震动数据库(
13、)中选取了 条近场脉冲型地震动记录 作为对比,也从数据库中选取了 条远场无脉冲型地震动记录地震动详细信息见表、表 近场脉冲型地震动 编号 地震名称 站台名称年份震级断层距 地面峰值加速度 地面峰值速度().().().第 期董慧慧,等:近场脉冲型地震动横向激励下附加 双柱式桥墩结构易损性分析续表 编号 地震名称 站台名称年份震级断层距 地面峰值加速度 地面峰值速度().().().,.,().,.,.,.,.,.,.,.,.北 京 工 业 大 学 学 报 年表 远场无脉冲型地震动 编号 地震名称 站台名称年份震级断层距 地面峰值加速度 地面峰值速度().第 期董慧慧,等:近场脉冲型地震动横向激
14、励下附加 双柱式桥墩结构易损性分析续表 编号 地震名称 站台名称年份震级断层距 地面峰值加速度 地面峰值速度().,.,.,.,.图 展示了所选取地震动的震级和断层距,从图中可以看出,所选地震动记录震级均在 级,且震级分布较均匀 从图 可以看出,所选取地震动记录的剪切波速分布也比较均匀图 给出近场脉冲型地震动 ,和远场无脉冲型地震动 ,的加速度、速度和能量通量时程曲线,条地震动记录的幅值均调整为.从图 可以看出,近场脉冲型地震动含有较大的速度脉冲,其峰值速度达到了.,而远场无脉冲型地震动峰值速度只有.另外近场脉冲型地震动的能量通量在.迅速增大,达到 ,而远场无脉冲型地震动的能量通量小于近场脉冲
15、型地震动的能量通量,且其增加较为缓慢,从.到.增长 非线性时程分析从 条地震动中分别选取了 条近场脉冲型地震动 ,和北 京 工 业 大 学 学 报 年图 所选地震动记录的震级 图 所选地震动记录的剪切波速 远 场 无 脉 冲 型 地 震 动 ,进行分析,将 条地震动记录调幅至.和.并分别对不同桥墩结构进行计算图、为桥墩结构在.近场脉冲型地震动和远场无脉冲型地震动作用下的位移时程和支撑的滞回曲线 从图()、()中可以看出,附加支撑之后,桥墩结构在地震动作用下的位移反应得到降低,附加 桥墩结构和附加 桥墩结构的位移时程曲线重合 这是由于在小震作用下,支撑还处于弹性状态,只为桥墩结构提供刚度和承载力
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 近场 脉冲 地震 横向 激励 双柱式 桥墩 结构 易损 分析 董慧慧
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,个别因单元格分列造成显示页码不一将协商解决,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。