基于拟静力与振动台试验的铁路圆端空心墩抗震性能研究

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1、国内图书分类号：U24密级：公开国际图书分类号：西南交通大学研究生学位论文基于拟静力与振动台试验的铁路圆端空心墩抗震性能研究年级2015级姓名佐雪申请学位级别工程硕士专业建筑与土木工程指导老师邵长江副教授二零一八年五月ClassifiedIndex:U24U.D.C:SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCHONASEISMICDUCTILITYOFRAILWAYROUND-ENDHOLLOWPIERSBASEDONQUASI-STATICTESTANDSHAKINGTABLETESTGrade:C

2、ivilEngineering2015Candidate:ZuoXueAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:ArchitectureandCivilEngineeringSupervisor:AssociateProf.ShaoChangjiangMay.2018西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据

3、库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密后适用本授权书；2．不保密□√，使用本授权书。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导老师签名：日期：日期：西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：（1）基于圆端空心墩的拟静力与振动台试验，首先对铁路圆端空心桥墩的破坏机理及损伤特点展开研究，分析了动力及静力试验中试件损伤的异同点；其次，对拟静力试件的延性及耗能能力进行了分析；最后，针对动力试件的动力特性及动力响应情况展开了研究。（2）在试验分析的基础上，结合

4、已有的性能目标量化理论，对试验构件进行量化。依据拟静力试件的量化结果，对振动台试件各PGA下的损伤进行评估。（3）结合拟静力试件损伤特点，对比分析了圆端空心墩在变形能力计算上与既有桥墩的差异，尤其考虑了墩底实心段及变截面的影响，并对试验模型各变形分量占比进行计算，分析变形成分组成特点及规律。（4）基于各变形分量占比特点，采用考虑弯曲变形与滑移变形的OpenSEES模型对拟静力试件进行分析，并对比静力公式法得到的位移延性系数计算结果，探讨两者用于位移延性能力分析的优缺点。采用IDA方法对动力试件进行数值模拟，并计算其位移延性能力，与静力法计算结果对比，验证IDA方

5、法运用于高墩位移延性能力分析的必要性。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：日期：西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要空心墩相比实心墩有节省材料、减轻结构自重及减小地震惯性力等优点，所以在桥梁结构中得到广泛应用。尤其是我国中西部多属山岭重丘区，其主要特征是地势高、地表高度落差大，公路、铁路修建难度大，线路桥

6、梁比重高，众多交通干线穿越地震频发区，而大跨高墩桥梁是这些交通干线的常用桥型。为了确保这些桥梁的抗震安全性，需要深入研究适于空心墩的抗震设计理论和方法。目前针对空心桥墩的研究主要集中于矩形与圆形截面桥墩，对于铁路桥梁中面大量广的圆端形截面却鲜有研究成果。另外，试验研究是用于探讨桥墩抗震性能的重要方法之一，现有关于空心墩的研究以拟静力试验为主，而振动台试验相对较少。对桥墩非线性地震响应规律、破坏机理的深入了解和把握是桥梁性能设计的关键所在。因此，本文基于圆端空心墩的大比例尺拟静力试验与振动台试验，对其破坏机理、损伤特点，变形分量以及延性性能等展开了系统性的研究，主

7、要内容及成果如下：（1）观察试验现象可见，墩底有实心段的圆端空心墩在宏观破坏过程上与既有空心墩试验结果基本一致，但损伤细节上有自身的特点。发生弯曲破坏的试件，同以往空心墩破坏过程类似，均经历了混凝土开裂、钢筋首次屈服、混凝土开始剥落、混凝土剥落区域扩展、核心混凝土压溃及纵筋屈曲等损伤阶段；但在破坏细节上，由于墩底实心段的影响，往复荷载作用下桥墩损伤最为严重的区域不再位于墩底，而是空心段与实心段衔接的倒角区域，通过观察动力试件裂缝的分布情况也可得出相同结论。静力与动力试验模型斜裂缝发展略有不同，大轴压比拟静力试验构件达到等效屈服状态后斜裂缝产生较多，而动力试验模型

8、斜裂缝较少，这是由于振动